Työraportti-97-9 Kuhmon Romuvaaran kairausnäytteen RO-KR petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Aulis Kärki, Seppo Gehör, Seppo Suoperä, Olavi Taikina-aho Kivitieto Oy Heinäkuu 997 POSIVA OY Mikonkatu 5 A, FIN-0000 HELSINKI Puhelin (09) 2280 30 Fax (09) 2280 379
Työ ra po rtti-97-9 Kuhmon Romuvaaran kairausnäytteen RO-KR petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Aulis Kärki, Seppo Gehör, Seppo Suoperä, Olavi Taikina-aho Kivitieto Oy Heinäkuu 997
TEKIJÄ ORGANISAATIO: Kivitieto Oy Teknologiantie 905700ULU TILAAJA: Posiva Oy Mikonkatu 5 A 0000 Helsinki TILAUSNUMERO: 9543/97 /MVS TILAAJAN YHDYSHENKILÖT: ~ ; r ',.,'J_..( L. \ '-~.)'.. ~--~ FK Margit Snellman Posiva Oy '"'( n \ - {~' :._ta. (_CL(' ~ FM Nina Sacklen Saanio & Riekkola Oy KONSULTIN YHDYSHENKILÖ: Ff Aulis Kärki Kivitieto Oy TYÖRAPORTTI-97-9 KUHMON ROMUVAARAN KAIRAUSNÄ YTTEEN RO-KRll PETROLOGIA JA MATALAN LÄMPÖTILAN RAKOMINERAALIT VASTUULLISET TEKIJÄT: ~Sf(pg B~ö~~ Ff, geologi Jl~{oo~ Aulis Kärki Ff, geologi ---- (/~ '(_ c Olli Taikina-aho FM, geologi
Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.
KUHMON ROMUV AARAN KAIRAUSNÄ YTTEEN RO-KRll PETROLOGIA JA MATALAN LÄMPÖTILAN RAKOMINERAALIT TIIVISTELMÄ Tässä raportissa esitetään Romuvaaran tutkimusalueelle vuonna 996 kairatun reiän RO-KR näytteiden petrologisten tutkimusten sekä rakomineraalitutkimusten tulokset. Petrografinen kartoitus on tehty silmämääräisesti. Kivien tekstuuri on määritetty polarisaatiomikroskoopilla ja modaalinen mineraalikoostumus pistelaskurilla. Kokokivianalyysit on teetetty kanadalaisessa XRAL-laboratoriossa röntgenfluoresenssianalysaattorilla, neutroniaktivaatioanalysaattorilla, LECO-rikkianalysaattorilla sekä ioniselektiivisillä elektrodeilla (ISE). Rakomineraalit on identifioitu silmämääräisesti sekä tarvittaessa stereomikroskooppia ja röntgendiffraktometria käyttäen. Ominaisuuksiensa perusteella kairausnäytteen kivilajit on jaettu kolmeen ryhmään: ) harmaiden migmatiittisten gneissien, ns. tonaliittigneissien paleosomia, 2) vaaleiden ja usein vähemmän migmaattisten gneissien, ns. leukotonaliittigneissien paleosomia ja 3) Ieikkaavia ja migmatisoivia vaaleita juonikivilajeja. Harmaat gneissit eli tonaliittigneissit ovat väriltään harmaita, selvästi raitaisia ja migmaattisia kivilajeja. Paleosomi koostuu vaaleista kvartsi-maasälpärikkaista raidoista ja yleensä kapeammista, tummista raidoista, joihin kiven biotiitti ja joskus sarvivälke ovat keskittyneet. Modaalisen mineraalikoostumuksen kvartsi-maasälpäsuhteiden perusteella paleosomit luokittuvat tässä kairausnäytteessä tonaliittisiksi ja granodioriittisiksi. Gneissien paleosomissa plagioklaasi on koostumukseltaan tyypillisesti oligoklaasia. Migmatiittien neosomina tavataan tonaliittisia - graniittisia kivilajeja. Usein ne ovat vaaleista mineraaleista koostuvia pegmatiittimaisia, korkeintaan muutaman kymmenen senttimetrin levyisiä vaaleita juonia. Leukotonaliittigneissit ovat keskirakeisia ja tässä näytteessä joskus myös raitaisia kivilajeja. Modaalisen mineraalikoostumuksensa perusteella tutkitut näytteet luokittuvat granodioriiteiksi, ja kemiallisesti ne ovat lähes identtisiä aiemmin analysoitujen trondhjemiittistyyppisten leukotonaliittigneissien kanssa. Näytteiden plagioklaasi on koostumukseltaan oligoklaasia. Tonaliitteja, granodioriitteja ja graniitteja tavataan keskirakeisina, vähän biotiittia sisältävinä syväkivimäisinä muunnoksina ja pelkästään vaaleista mineraaleista koostuvina juonikivimuunnoksina. Analysoidut näytteet ovat kvartsi-maasälpäsuhteittensa perusteella graniittisia ja niiden plagioklaasi on tyypillisesti oligoklaasia. Kemialliselta koostumukseltaan emäksisiä amfiboliitteja ja sarvivälkegneissejä tavataan myös satunnaisesti. Kairausnäytteen RO-KRll rakomineraalit koostuvat kalsiitin, rautakiisujen, rautahydroksidien, savimineraalien ja kvartsin muodostamista kokonaisuuksista samanlaisina seurueina kuin alueen muistakin kairausnäytteistä on kartoitettu. Alueelta on identifioitu kaikkiaan 2 eri rakomineraaliseuruetta. Tavallisimpien rakomineraalispesiesten lisäksi on tavattu zeoliitteja, apofylliitiä, prehniittiä ja analsiimia. Kaisiitti ja rautakiisut ovat yleisimmät rakomineraalit Niitä tavataan yleensä kairaussyvyydeltä n. 50 m alkaen, mutta tässä näytteessä kiisut ovat yleisiä noin 80 m:n kairaussyvyydeltä alkaen ja kaisiitti vasta 50m kairaussyvyyden alapuolella. Rautahydroksideja tavataan 00 m kairaussyvyydelle. Savimineraaleja tavataan satunnaisesti koko kairausnäytteessä. Kvartsiutuneita rakojaon niukasti koko näytteessä. Avainsanat: Kallioperä, arkeeinen, harmaa gneissi, tonaliitti, trondhjemiitti, petrologia, mineraalikemia, rakomineraali
ROMUV AARA, KUHMO: PETROLOGY AND LOW TEMPERATURE FRAC TURE MINERALS IN THE RO-KRll DRILL CORE SAMPLES ABSTRACT The results ofpetrological studies and low temperature fracture mineral mappings of drill core RO-KR from the Romuvaara research area are presented in this report (the order 9543/97 /MVS). The petrographic mapping was performed with the naked eye and the textures and modal mineral compositions ofthe samples were determined by polarization microscopy. The whole rock analyses were carried out at the XRAL laboratory (Canada) using an X ray spectrometer, neutron activation analyser, LECO sulphur analyser and ion selective electrodes (ISE). The fracture minerals were mapped and identified with the naked eye and by stereo microscopy and X-ray diffractometry. Three main rock types in terms of petrographic features and whole rock compositions were: ) palaeosomes of grey migmatitic gneisses, 2) palaeosomes of leucotonalite gneisses, and 3) cross-cutting migmatizing leucocratic dykes. Thegrey gneisses are grey in colour and show distinct metamorphic banding. They are medium-grained and evengrained in texture. Tonalitic and granodioritic modal mineral compositions are most typical of this unit, but granitic varieties were also found. The leucotonalite gneisses are medium-grained and weakly striped rocks. Again tonalitic and granodioritic modal mineral compositions are the most characteristic. The plagioclases of the gneisses are typically oligoclases. Themost common low temperature fracture minerals are calcite, Fe sulphides, Fe hydroxides and clay minerals which form 2 mineral assemblages in totality. The most common 5 assemblages are: calcite-fe sulphide-clay minerals; calcite-fe sulphide-fe hydroxide-clay minerals; Fe sulphide-clay minerals; Fe sulphide-fe hydroxide-clay minerals and Fe hydroxide-clay minerals. The Fe-hydroxides (goethite- limonite) are rare and they mostly are situated above drilling depths of ca. 40 m but in this sample above depth of 00 m and in the depth interval from 390 to 300m. Calcite is one ofthe most common fracture minerals, and it can be found in the samples below drilling depth of 50m. Fe-sulphides are common in the drilling core of all depths as well as clay minerals. Most common clay minerals identified in the fractures are kaolinite, montmorillonite and smectites, which can be found at all depths. Quartz-bearing fractures have been found infrequently in drilling depths below 20 m. Zeolites apophyllite, prehnite and analcime have been detected in several fractures and also in all depths of the drill core. Keywords: Bedrock, Archaean, grey gneiss, tonalite, trondhjemite, petrology, mineral chemistry, fracture mineral
5 Sisällysluettelo: TIIVISTELMÄ........................................................ 3 ABSTRACT... 4 SISÄLLYSLUETTELO................................................. 5 JOHDANTO..................................................... 6. Tutkimusalue................................................. 6.2 Tutkimuksen tavoite............................................ 6.3 Tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kivilajit.................... 6.4 Suoritetut tutkimukset, tutkimusmenetelmät ja lähtöaineisto............ 8 2 KAIRAUSNÄ YTE RO-KRll...................................... 2. Kivilajit ja petrografiset yleispiirteet.............................. 2.. Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri................. 6 2..2 Mineraalikemia........................................ 2 2.2 Kokokivikemia... 24 2.3 Rakomineraalit............................................... 29 2.3. Rakomineraaliseurueet eri syvyysväleillä.................... 3 3 YHTEENVETO................................................. 37 KIRJALLISUUS..................................................... 50 LIITE... 5
6 JOHDANTO Teollisuuden Voima Oy:n ja Imatran Voima Oy:n voimalaitosten ydinjätehuollossa varaudutaan käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen Suomessa. Posiva Oy huolehtii tähän liittyvistä tutkimuksista. Yksityiskohtaiset sijoituspaikkatutkimukset on aloitettu 993 Kuhmon Romuvaaran, Eurajoen Olkiluodon sekä Äänekosken Kivetyn alueilla, ja 996 Loviisan Hästholmenin alueella, joilla kaikilla niitä tehdään vuoteen 2000 saakka. Tässä raportissa (Posiva Oy:n tilaus 9543/97 /MVS) esitetään Romuvaaran tutkimusalueelle vuonna 996 kairatun reiän RO-KR näytteiden petrologisten tutkimusten tulokset sekä rakomineraalitutkimusten tulokset.. Tutkimusalue Romuvaaran tutkimusalue sijoittuu Kuhmon kunnan itäosaan Lentuanjärven itäpuolelle. Tutkimusalue on pinta-alaltaan n. 9 km 2 :n laajuinen ja geologisesti se sijoittuu arkeeisen gneissikompleksin, ns. Kuhmon kompleksin alueelle. Alueelle on tehty syvää kallionäytekairausreikää, joiden sijaintipisteet ja tutkimusalueen geologiset yleispiirteet on esitetty kuvassa...2 Tutkimuksen tavoite Tutkimuksen tavoitteena on ollut kartoittaa tutkimusalueelta vuonna 996 kairatun näytteen RO-KR kivilajit, kuvata niiden petrografiset ja mineralogiset ominaispiirteet sekä selvittää kivilajien kemiallinen koostumus. Lisäksi tavoitteena on ollut kartoittaa näytteessä esiintyvien matalan lämpötilan rakomineraalien esiintymisalueet keskittyen vettä johtavimpiin vyöhykkeisiin. Toimeksiannon sisältö on kuvattu yksityiskohtaisesti tilauksessa 9543/97 /MVS..3 Tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kivilajit Romuvaaran tutkimusalue sijoittuu Itä-Suomen arkeeisen gneissikompleksin, ns. Kuhmon kompleksin alueelle Kuhmon vihreäkivivyöhykkeen itäpuolelle. Arkeeinen kallioperä koostuu valtaosaltaan migmaattisista, harrnaista granitoidigneisseistä sekä vähäisemmissä määrin esiintyvistä paragneisseistä ja emäksisistä vulkaanisperäisistä kivilajeista, jotka muodostavat granitoidigneissien ympäröimiä vihreäkivijaksoja (Piirainen 988).
7 MITTAKAAVA :20 000 D D - K' MERKINTÖJEN SELITYKSET Tonaliittigneissi Leukotonaliittigneissi Kiillegneissi G ranodioriitti Metadiabaasi Amfiboliitti Kallionäytekairaus (KR) Kuva -. Romuvaaran tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kairanreikien sijainti pisteet.
Gneissien iät vaihtelevat 300 ja 2700 Ma:n välillä (Vaasjoki & Sakko 99 ). 8 Tutkimusalueen kallioperä koostuu valtaosaltaan harmaista, raitaisista ja migmatiittisista gneisseistä, joita kutsutaan yhteisnimellä tonaliittigneissi (Anttila et al. 992). Tonaliittigneissit ovat migmaattisia ja koostumukseltaan vaihtelevia kivilajeja, joista nykyisin käytetään kirjallisuudessa yleisesti nimeä "harmaa gneissi". Migmatiiteissa tavataan myös emäksisempiä, usein runsaasti sarvivälkettä sisältäviä paleosomiosueita. Näiden lisäksi alueelta tavataan vaaleasävyisiä ja tyypillisesti heikommin suuntautuneita ja raitaisia gneissejä, jotka on nimetty leukotonaliittigneisseiksi. Näitä leikkaavina tavataan koostumukseltaan tonaliittisia ja graniittisia pegmatiittijuonia sekä usein koostumukseltaan granodioriittisia, keskirakeisia ja usein täysin deformoitumattomia juonia. Mafisina juonikivilajeina alueella tavataan eri ikäryhmiin kuuluvia metadiabaaseja. Kuvassa.. on esitetty Remuvaaran tutkimusalueen geologiset yleispiirteet sekä alueen kairanreikien sijaintipisteet.4 Suoritetut tutkimukset, tutkimusmenetelmät ja lähtöaineisto Kairausnäytteiden petrografineri kartoitus ja näytteenotto on tehty 0.3. - 2.3.997 Geologian tutkimuskeskuksen Lopen kairasydänarkistossa. Kartoituksen ja näytteenoton on suorittanut FT A. Kärki. Kairausnäytteistä on otettu edustavat näytteet yksityiskohtaisempiin jatkotutkimuksiin merkittävimpien kivilajityyppien petrologisten ja mineralogisten ominaispiirteiden selvittämiseksi. Valituista, kairausnäytteen pääkivilajeja edustavista näytteistä on valmistettu kiillotetut ohuthieet mikroskooppitutkimusta ja mikroanalyysejä varten. Ohuthieiden kokonaismäärä on 8 kpl ja ne on valmistanut Oulun yliopiston geotieteiden ja tähtitieteen laitoksen hielaboratorio. Migmatiittisista kivilajeista on valittu lähinnä paleosomiosaa edustavia näytteitä yksityiskohtaisesti tutkittavaksi. Näin on tehty siksi, että paleosomin osuus on tyypillisesti ainakin 80-90% migmatiittisen kiven kokonaistilavuudesta. Yksi näyte on otettu homogeenisesta, syväkivimäisestä graniitista. Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri on määritetty polarisaatiomikroskoopilla ja pistelaskurilla laskemalla viisisataa pistettä kustakin ohuthieestä. Koostumusmääritykset ovat FM S. Suoperän tekemiä. Petrografinen kuvaus on A. Kärjen ja S. Suoperän laatima. Kanadalainen XRAL-laboratorio on tehnyt kokokivianalyysit käyttäen röntgenfluoresenssianalysaattoria (XRF), neutroniaktivaatioanalysaattoria (INAA), rikkianalysaattoria (LECO) sekä ionispesifisiä elektrodeja sovittujen alkuainepitoisuuksien määrittämiseen. Kokokiven kemiallisen aineiston käsittelyn on tehnyt A. Kärki. Mineraalien kemialliset
9 Kokokiven kemiallisen aineiston käsittelyn on tehnyt A. Kärki. Mineraalien kemialliset koostumukset on määritetty Oulun yliopiston elektronioptiikan laitoksen JEOL-733 mikroanalysaattorilla. V alituista näytteistä on analysoitu päämineraaleina esiintyvien amfibolien, biotiitin ja plagioklaasin koostumukset. Mineraalianalyysit ovat FM 0. Taikina-ahon valvonnassa tehtyjä ja aineiston käsittelyn on suorittanut FT S. Gehör. Rakomineraalikartoituksen sekä näytteenoton ovat tehneet S. Gehör, A. Kärki, 0. Taikinaaho ja S. Suoperä. Rakomineraalien tunnistaminen on tehty silmämääräisestija tarvittaessa havainnot on varmennettu stereomikroskoopilla, ja kartoitustulosten oikeellisuuden varmentamiseksi on analysoitu kahdeksan näytettä röntgendiffraktometrilla (XRD) Oulun y Ii opiston elektronioptiikan laitoksen Siemens-röntgendiffraktioanalysaattorilla 0. Taikina-ahon toimesta. Tyypillisimpinä rakomineraaleina on tavattu: Kalsiitti: Rautakiisut: magneettikiisu (Fe _xs) ja rikkikiisu (F es 2 ) Rautahydroksidit: götiitti FeO(OH) ja Iimaniitti FeO(OH)*nH20 Savimineraalit: illiitti KAliSi 3 Al0 0 )0H2 montmorilloniitti Na(Al, Mg) 8 (Si 4 0 0 ) 4 (0H) 8 *nh20 kaoliniitti Al2Si20 5(0H) 4 smektiitti (ryhmä savimineraaleja) sepioliitti Mg 4 Si 6 0 5(0H)2 *6H20 corrensiitti (Mg,Fe) 9 (Si,Al) 8 0 20(0H) 0 *nh20 Kvartsi: (Si02) Näiden lisäksi harvinaisempina spesieksinä alueen kairausnäytteistä on identifioitu: Laumontiitti: Apofylliitti: Analsiimi: Prehniitti: W airakiitti: Ca(Al2Si 4 0 2 )*4H20 KCa 4 (Si 4 0 0 ) 2F*8H20 N aasi20 6 *H20 Ca2(ASi 3 0 0)(0H)2 Ca( Al2 Si 4 0 2) * 2H20 V aiokuvia tyypillisimmistä rakomineraaleista on esitetty Posiva Oy:n työraportissa P ATU-95-87 (Gehör et al. 996a).
0 Rakokartoitusaineiston käsittelyn on suorittanut ja yhteenvedon laatinut A. Kärki. Tutkittu kairausnäyte on jaettu eri syvyysvyöhykkeisiin sisältämiensä rakomineraaliseurueiden perusteella (vrt. Gehör et al. 995). Rakomineraaliseurue on keinotekoisesti määrätty nimike mineraaliryhmälle, joka esiintyy kairausnäytteen tietyllä rakopinnalla tai koostuu vierekkäisten rakopintojen sisältämistä rakomineraaleista. Rakomineraaliseurueeseen kuuluvat mineraalit eivät välttämättä ole fyysisesti kontaktissa tai kemiallisesti tasapainossa keskenään eikä niiden synnyn tarvitse olla samanaikainen tapahtuma. Kuitenkin niitä kaikkia tai ainakin monia niistä on tavattu täytteenä joko yhdestä yksittäisestä raosta tai vierekkäisistä, korkeintaan muutaman kymmenen senttimetrin päässä toisistaan olevista raoista. Luokittelu on tehty tavallisimpien ja runsaimpina tavattujen mineraalispesiesten mukaan. Mineraaliseurueet ovat: Karbonaattiseurue Karbonaatti-rautakiisuseurue Karbonaatti -savimineraaliseurue Karbonaatti-rautakiisu-savimineraaliseurue Karbonaatti-rautahydroksidi -savimineraaliseurue Karbonaatti-rautakiisu-rautahydroksidi -savimineraaliseurue Rautakiisuseurue Rautakiisu-savimineraaliseurue Rautakiisu-rautahydroksidi -savimineraaliseurue Rautahydroksidiseurue Rautahydroksidi -savimineraaliseurue Savimineraaliseurue Kairausnäytteiden rakoilukuvaukset perustuvat raporttiin (Niinimäki 996). Tutkimuksessa käytetty vedenjohtavuutta koskeva aineisto on peräisin raportista (Pöllänen & Rouhiainen 996). Vertailumateriaalina käytetyt kuoren ja tunnettujen kivilajityyppien kemialliset koostumukset perustuvat teokseen Taylor & McLennan (985), ellei toisin ole mainittu. Kartoitusavustajina Lopen kairasydänarkistolla tehdyissä tutkimuksissa ovat toimineet LuK S. Kallio, LuK H. Pirinen, LuK S. Riikonen jaa. Taikina-aho, jotka ovat suorittaneet myös kartoitusaineiston puhtaaksikirjoitustyön.
2 KAIRAUSNÄYTE RO-KR Kairanreikä RO-KR sijaitsee Romuvaaran tutkimusalueen eteläosassa (kuva. ). Reiän lähtösuunta on 340 ja kaltevuus 70 (Niinimäki 996). Reiän lähtöpisteen koordinaatit ovat: X = 723535,92 Y = 497552,3 ja Z = 205,50. Kairanreiän kokonaispituus on 603,60 m. 2. Kivilajit ja petrografiset yleispiirteet Kairausnäytteen hallitsevina kivilajeina ovat leukotonaliittigneissit. Harmaita tonaliittigneissejä tavataan kahdessa jaksossa ja tonaliittisia- graniittisia juonikivilajeja satunnaisesti koko näytteessä, mutta kuitenkin runsaammin sen loppuosassa. Sarvivälkegneissejä tavataan selvinä jaksoina molempien tonaliittigneissileikkausten yläpuolella. Kairausnäytteen kivilajien esiintymissyvyydet on esitetty yksinkertaistetussa graafisessa muodossa kuvassa 2. ja sanallisesti taulukossa 2.. Leukotonaliittigneissit ovat keskirakeisia ja tyypillisesti vain heikosti raitaisia kivilajeja. Osaksi ne ovat lähes homogeenisia ja deformoitumattomalta vaikuttavia, mutta toisaalla esiintyy voimakkaasti folioituneita ja raitaisiakin muunnoksia. Modaalisen mineraalikoostumuksen kvartsi-maasälpäsuhteiden perusteella leukotonaliittigneissit luokittuvat granodioriiteiksi ja harvemmin tonaliiteiksi. Ne voivat olla jossain määrin migmaattisia, mutta migmatisoivan materiaalin osuus on poikkeuksetta pieni. Paleosomi (migmatiittikivilajin vanhin komponentti) on väriltään vaaleaa, ja lisäksi neosomin (migmatiittien nuorempi, usein juonimaisesti esiintyvä osa) kontaktivyöhykkeet paleosomiin ovat hyvin epäselviä, asteittaisia vaihettumia. Neosomi ei siksi erotu aina millään tavoin selvästi paleosomista. Leukotonaliittigneissien kemiallinen koostumusvaihtelu on myös erittäin vähäistä. Samoin niiden sisältämien mineraalien kemiallisten koostumusten vaihtelu on pienempää kuin muissa tutkituissa migmatiittityypeissä. Tonaliittigneisseiksi kutsutut kivilajit ovat tyypillisesti väriltään harmaita, selvästi raitaisia ja usein voimakkaasti migmaattisia. Niiden paleosomi muodostuu muutaman mm:n tai korkeintaan muutaman senttimetrin levyisistä vaaleista, runsaasti kvartsia ja maasälpiä sisältävistä raidoista ja kapeammista, noin yhden tai korkeintaan muutaman millimetrin levyisistä tummemmista raidoista, joihinkiventummat mineraalit, biotiitti ja joskus myös sarvivälke ovat keskittyneet. Raitaisuuden selvyys ja raitojen vaihettumistyyli vaihtelevat lähes homogeenisista tyypeistä hyvin selvästi ja terävärajaisesti raitaisiin tyyppeihin saakka. Tyypillinen paleosomi ei sisällä mafisia mineraaleja kovinkaan runsaasti, ja väri-
2 indeksin perusteella se luokittuu tummien raitojenkin osalta mesosomiksi (paleosomi, joka on väri-indeksillä arvioituna keskitumma). Tummimpia paleosomityyppejä edustavat gneissit ovat kemialliselta koostumukseltaan usein emäksisiä. Ne ovat ulkonäöltään tummia, jopa useita kymmeniä prosentteja amfibolia sisältäviä sarvivälkegneissejä. Tekstuuriltaan ne ovat usein selvästi raitaisiaja vaihtelevasti migmaattisia kivilajeja, joita on kutsuttu kuvauksessa lyhennettynä sarvivälkegneisseiksi vaikka migmaattisen asunsa takia myös niihin pitäisi soveltaa migmatiittitermiä. Kokonaisuutena harmaat gneissit ja ainakin vanhimmat sarvivälkegneissit ovat ns. monivaiheisia migmatiitteja, joissa neosomia on muodostunut vähintään viiden eri tapahtuman tuotteena ( esim. Piirainen 988, Kärki 990). Neosomi muodostuu vaaleista tonaliittisista tai graniittisista kivilajeista. Ne koostuvat usein pelkistä vaaleista mineraaleista ja ovat pegmatiittien kaltaisia, muutaman senttimetrin tai korkeintaan kymmenen senttimetrin levyisiä juonia, joita voidaan nimittää väri-indeksinsä perusteella myös leukosomiksi. Migmatiiteissa selvän neosomimateriaalin osuus on tyypillisesti korkeintaan 0-5 % kiven tilavuudesta. Tonaliittisia ja graniittisia juonia, jotka ovat tekstuuriltaan magmakivimäisiä, usein vain heikosti suuntautuneita ja selvästi gneissejä leikkaavia, tavataan satunnaisesti koko kairausnäytteessä. Nämä juonet voivat liittyä geneettisesti migmatiittien neosomin muodostumiseen, mutta myös nuorempien, migmatiitteihin intrusiivisesti suhtautuvien juonten olemassaolo on mahdollista. Tutkitussa näytteessä graniittisia, syväkivimäisiä kivilajeja tavataan runsaimmin kairaussyvyysvälillä noin 460-470 m.
3 00 200 300 400 Tonaliittigneissi 500 IIIIJ] Leukotonaliittigneissi Sarvivälkegneissi ~ Pegmatiitti/graniitti 600 Kuva 2.. Kairausnäytteen RO-KRll kivilajit
4 Taulukko 2.. Kairausnäytteen RO-KR kivilajit Kairaussyvyys (m) Kivilajikuvaus 4,35 Alku. -83,50 LEUKOTONALIITTIGNEISSI, keskirakeinen, heikosti raitainenja vähän biotiittia sisältävä. Kivi on heikosti migmatiittinen ja satunnaisesti - 2 cm levyisiä vaaleita pegmatiittijuonia sisältävä. -85,90 SARVIV ÄLKEGNEISSI, keskirakeinen, raitainen, selvästi migmatiittinen. Raitaisuus lähes pituussuuntaan. -98,00 LEUKOTONALIITTIGNEISSI, keskirakeinen, heikosti raitainen ja sisältää vähän biotiittia. Heikosti migmatiittinen, satunnaisesti - 2 cm levyisiä vaaleita pegmatiittijuonia. -03,20 SARVIV ÄLKEGNEISSI, keskirakeinen, selvästi raitainen ja migmatiittinen. Raitojen leikkauskulma on noin oo, ja kivi sisältää 0,5-40 cm:n levyisiä vaaleita tonaliittisia pegmatiittijuonia. -05,05 TONALIITTIGNEISSI, vaalea, heikosti raitainen, jossa satunnaisia tummia sarvivälkepitoisia raitoja. -83,65 TONALIITTIGNEISSI, keskirakeinen, selvästi raitainen. Tummat raidat ovat ainakin osaksi sarvivälkepitoisia ja 2-50 mm:n levyisiä ja lisäksi kivessä on muutamia 0-5 cm leveitä sarvivälkegneissiosueita. Vaaleat raidat ovat saman levyisiä, mutta eivät sisällä tummia mineraaleja. -24,05 LEUKOTONALIITTIGNEISSI, jossa muutamia 0-40 cm pitkiä amfiboliittijaksoja. -25,60 GRANIITTI, keski-karkearakeinen, alaosasiaan porfyyrispiirteinen. -274,05 LEUKOTONALIITTIGNEISSI, keskirakeinen, heikosti raitainenja sisältää vähän biotiittia. Heikosti migmatiittinen, satunnaisesti - 2 cm levyisiä vaaleita pegmatiittijuonia. -277,0 GRANITOIDI, keskirakeinen, suuntautunut mutta homogeeninen. -285,35 LEUKOTONALIITTIGNEISSI, keskirakeinen, heikosti raitainenja sisältää vähän biotiittia. Kivi on heikosti migmatiittinen ja sisältää satunnaisesti - 2 cm leveitä vaaleita pegmatiittijuonia. -455,80 LEUKOTONALIITTIGNEISSI, paikoin heikosti raitainen, paikoin lähes syväkivimäinen, pyöreitä ryynimäisiä maasälpärakeita sisältävä. Kivessä on muutamia kapeita, 5-0 cm:n leveitä harmaita pegmatiittijuonia. Osa juonista koostuu punertavista graniiteista, joiden osuus on hallitseva 370 m:stä alkaen. Jakson loppuosassa ryynimäiset maasälpärakeet yleistyvät.
5 Taulukko 2.. Kairausnäytteen RO-KR kivilajit, jatko. Kairaussyvyys (m) Kivilajikuvaus -458,40 GRANITOIDI, osin suuntautumaton, osin selvästi raitainen, sisältää paikoin ryynimäistä maasälpää. -46,50 GRANIITTI/PEGMATIITTI, joka sisältää amfiboliittikappaleita runsaasti. -464,80 SARVIV ÄLKEGNEISSI, jossa on runsaasti vaaleita, graniittisiaja tonaliittisia pegmatiittijuonia. -4 77,0 GRANIITTI/PEGMATIITTI/LEUKOTONALIITTI/SARVIV ÄLKE GNEISSI-MIGMATIITTI, jossa eri komponenttien osuudet vaihtelevat satunnaisesti. -494,70-525,70-527,30-532,00-537,80-539,80-557,40-565,55 SARVIV ÄLKEGNEISSI, keskirakeinen, heikosti raitainen, suuntautunut sekä selvästi migmatiittinen. Kivessä on -0 cm levyisiä tonaliittisia ja graniittisia juonia noin 0 %. Pääosin juonet ovat harmaita, ilmeisesti tonaliittisia. TONALIITTIGNEISSI, keskirakeinen, selvästi raitainen. Tummat raidat ovat usein sarvivälkepitoisia, 2-50 mm:n levyisiä. Vaaleat raidat ovat saman levyisiä, mutta eivät sisällä tummia mineraaleja. G RANITO IDI, keskirakeinen, piirteiltään porfyyrinen. TONALIITTIGNEISSI, joka sisältää runsaasti kiilteitä ja on tekstuuriltaan silmäkkeinen. Raitaisuuden suunta vaihtelee paljon. TONALIITTIGNEISSI, joka sisältää kokonaisuutena runsaasti kiilteitä, ja jossa on noin 5 cm:n levyisiä runsaasti kiillerikkaita saumoja. Tekstuuriltaan kivi on silmäkkeinen ja raitaisuuden suunta vaihtelee paljon. SARVIV ÄLKEGNEISSI, keskirakeinen, raitainen, migmatiittinen. Leikkaavaajuoniainesta on n. 0% ja se esiintyy - 5 cm:n leveinäjuonina. TONALIITTIGNEISSI, paikoin selvästi raitainen, verrattain vaalea ja paikoin leukotonaliittigneissimäinen. Kivessä on 0-50 cm levyisiä porfyyrispiirteisiä, keski-karkearakeisia pegmatiittijuonia. Loppuosassa on muutamia sarvivälkegneissikappaleita. SARVIV ÄLKEGNEISSI-MIGMATIITTI, keskirakeinen, heikosti raitainen, suuntautunut sekä selvästi migmatiittinen. Kivessä on -0 cm levyisiä tonaliittisiaja graniittisiajuonia 0 %. Pääosinjuonet ovat harmaita ja tonaliittisia.
6 Taulukko 2.. Kairausnäytteen RO-KR kivilajit, jatko. Kairaussyvyys (m) Kivilajikuvaus -59,0 TONALIITTIGNEISSI, keskirakeinen, selvästi raitainen, mutta raitaisuuden havaittavuus vaihtelee paljon. Osittain kivi on vaalea leukotonaliittimainen, ryynimäisiä maasälpiä sisältävä ja heikosti suuntautunut. GRANITOIDI-/GNEISSijaksoja väleillä: 566,45-567,70 mja 584,45-585,00 m. Välillä 585,50-586,00 m vaaleita suurirakeisia pegmatiitteja kapeina juonina sekä yhtenäisemmin välillä 580,35-582,0 m. -603,50 TONALIITTIGNEISSI, osin lähinnä pilsteinen ja heikosti suuntautunut, mutta sisältää selvästi raitaisia gneissijaksoja. Lisäksi kivessä on pegmatiittimaisia vaaleita juonia 0-20 % tilavuudesta. 2.. Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri Kairausnäytteestä RO-KR on valmistettu kahdeksan kiillotettua ohuthiettä, joista näytteet R0.27 (syv. 65,95 m) ja R0.3 (syv. 394,30 m) ovat leukotonaliittigneissejä. Tonaliittigneissejä edustavat näytteet R0.28 (syv. 2,60 m), R0.29 (syv. 73,25 m), R0.33 (syv. 530,40 m) ja R0.34 (syv. 594,25 m). Näyte R0.30 (syv. 275,50 m) on keskikarkearakeisesta suuntautumattomasta graniittisesta syväkivestä ja R0.32 (syv. 489,35 m) keskirakeisesta ja voimakkaasti muuttuneesta sarvivälkegneissistä. Näytteiden modaaliset mineraalikoostumukset on esitetty taulukossa 2.2 ja granitoidien kvartsimaasälpäsuhteisiin perustuva luokitteludiagrammi kuvassa 2.2. Leukotonaliittigneissinäyte R0.27 on makroskooppisesti tarkasteltuna harmaa, keskirakeinen ja heikosti suuntautunut. Mikroskooppisesti se on heikosti suuntautunut, tekstuuriltaan granoblastinen ja keskirakeinen raekoon vaihdellessa 0,5-,5 mm. Modaalisen koostumuksensa perusteella se luokittuu tonaliittiseksi vaikkakin koostumus on aivan granodioriitti-tonaliittiluokkien rajalla. Kiven plagioklaasi ja kvartsi esiintyvät läpimitaltaan 0,4 -,5 mm kokoisina vierasmuotoisina rakeina. Raerajat ovat osittain teräviä ja osittain granofyyrisesti yhteenkasvettuneita. Plagioklaasin anortiittipitoisuus on An 2, ja rakeiden pinta-alasta on noin 5 % saussuriittipigmentin peittämää. Muuttumistuloksessa on myös suurempia, epidootiksi tunnistettavia rakeita. Paikoitellen plagioklaasissa esiintyy pieniä, läpimitaltaan 0, - 0,3 mm kokoisia, lähes pyöreitä kvartsisulkeumia sekä rakeiden reunoilla myrmekiittistä yhteen kasvettumaa. Biotiittisuomut ovat 0,2-0,8 mm mittaisia. Ne eivät ole muuttuneita, mutta biotiitti on ainakin osaksi sarvivälkkeen muuttumistulosta, minkä seurauksena biotiittikasaumat muistuttavat joskus sarvivälkkeen raemuotoa.
7 Q Kalimaasälpärakeet esiintyvät 0, - 0,4 mm mittaisina vierasmuotoisina rakeina kvartsi- ja plagioklaasirakeiden väleissä. A Kuva 2.2. Kairausnäytteen RO-KRll modaaliseen koostumukseen perustuva luokitus ja kivilajien nimeämisperusteet. Numero projektiapisteen vieressä viittaa näytenumeroon. p Näyte R0.3 on myös leukotonaliittigneissistä. Makroskooppisilta piirteiltään se on harmaa, keskirakeinen ja heikosti raitainen. Modaalisen koostumuksensa perusteella kivi on granodioriitti. Mikroskooppisesti se on tasa- ja keskirakeinen (raekoko 0,4-2,0 mm) ja tekstuuriltaan granoblastinen. Se on heikosti suuntautunut ja mikroskooppisestikin raitainen. Vaaleiden raitojen (L-raidat) leveydet vaihtelevat 2,5-5,0 mm ja tummien raitojen (M-raidat) leveydet 0,2-,0 mm:iin. L-raidat koostuvat lähes pelkästä kvartsista ja maasälvistä, jotka esiintyvät granoblastisena massana. M -raidoissa on lisäksi biotiittia ja valtaosa aksessorisista mineraaleista. Näytteen plagioklaasi on osittain omamuotoista ja läpimitaltaan 0,4-2,0 mm kokoista. Plagioklaasirakeiden pinta-alasta on noin 5 % saussuriittipigmentin samentamaa, ja paikoin on nähtävissä myös suurempia, selvästi tunnistettavia karbonaattirakeita. Paikoitellen plagioklaasirakeissa esiintyy antipertiittisuotaumia ja pyöreitä kvartsisulkeumia, joiden läpimitat ovat 0, - 0,3 mm. Muualla kvartsirakeet ovat vierasmuotoisia, usein pyöreäpiirteisiä ja läpimitaltaan 0, -,5 mm kokoisia. Kalimaasälpä on myös vierasmuotoista ja raekooltaan 0,3 -,2 mm kokoista. Kvartsin ja maasälpien raerajat ovat pääosin teräviä, mutta myös granofyyrisesti yhteenkasvettuneita rakeita on havaittavissa. Biotiitin määrä on leukotonaliiteille tyypilliseen tapaan vain 3,3 %, ja suomut ovat 0, - 0,6 mm mittaisia. Osaksi ne ovat muuttuneet reunoiltaan kloriitiksi. Harmaa gneissinäyte R0.29 on makroskooppisilta piirteiltään keskirakeinen, tumma ja selvästi raitainen. Modaaliselta koostumukseltaan näyte on granodioriittinen. Mikroskooppisesti se on keskirakeinen (raekoot 0,4-2,0 mm), ja tekstuuriltaan granoblastinen sekä selvästi raitainen. Vaaleiden L-raitojen leveydet vaihtelevat 0,8-0 mm ja ne koostuvat kvartsista ja maasälvistä, jotka esiintyvät granoblastisena massana. Vaaleiden raitojenkin mineraalit ovat suuntautuneita vaikkakaan eivät niin selvästi kuin tummien raitojen alueilla. Plagioklaasirakeet ovat tyypillisesti vierasmuotoisia, mutta pitkänomaisia 0,4-2,4 mm mittaisia liistakkeita. Rakeiden pinta-alasta on noin 5 % saussuriittipigmentin
8 Taulukko 2.2. Kairausnäytteen RO-KR kivilajien modaaliset mineraalikoostumukset. KLGN = kiillegneissi, LTGN = leukotonaliittigneissi, TONG = tonaliittigneissi ja SVGN = sarvivälkegneissi. GR = graniitti, GRDR = granodioriitti ja TON = tonaliitti, + = aksessorinen mineraali. Näyte R0.27 R0.28 R0.29 R0.30 R0.3 R0.32 R0.33 R0.34 Syvyys (m) 65,95 2,60 73,25 275,50 394,30 489,35 530,40 594,25 Kivilaji LTGN TONG TONG GR LTGN SVGN KLGN TONG QAP-luokka GRDR TON GRDR GR GRDR TON TON Kvartsi 29,0 36,0 29,2 34,8 30,3 2,4 25, 30, Plagioklaasi 55,6 44,7 32,4 4,2 54,7 22,6 24, 33, Kalimaasälpä 5,9 3,4 7,0 9,9 0,7 + 0,3 Biotiitti 8,8 2,7 23, 2,4 3,3 0,8 46,7 2,9 Sarvivälke 0,7 3,7 56,8 Serisiitti 0,4, 0,8 0,2 0,5 Epidootti 7,0 2,4 Karbonaatti 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 2,5 2,0 Muut yht. 0,3 2,2 4,3 0,3 0,0,3 Titaniitti + + Apatiitti + + + + + + + + Zirkoni + + + + + + + + Saussuriitti + + + + + + + + Magnetiitti + Ilmeniitti + Magneettikiisu + + + + + + Rikkikiisu + + + + + + + + Kuparikiisu + + + + + peittämää, ja massassa on myös suurirakeisempaa karbonaattia. Selvää epidoottia muuttumistuotteessa on myös jonkin verran. Suurten plagioklaasirakeiden saumat ovat paikoin myrmekiittisesti yhteenkasvettuneet viereisten maasälpä- ja kvartsirakeiden kanssa. Paikoin plagioklaasirakeissa esiintyy pieniä, 0, - 0,3 mm läpimittaisia kvartsisulkeumia. Itsenäiset kvartsirakeet ovat vierasmuotoisia ja niiden läpimitta on 0,4-2,0 mm. Kalimaasälpä esiintyy pieninä, 0, - 0,4 mm läpimittaisina ja vierasmuotoisina rakeina pääasiassa suurempien kvartsi- ja plagioklaasirakeiden välitiloissa. Kivessä tummien raitojen leveydet ovat tyypillisesti 0,5 -,5 mm ja ne koostuvat yli 60 %:sti biotiitista, sarvivälkkeestä ja epidootista. M-raitojen sisällä mineraalit ovat poikkeuksetta hyvin suuntautuneita. Biotiittisuomujen mitat vaihtelevat 0,2-2,0 mm, ja ne ovat osittain omamuotoisia ja muuttuneet vain muutamien rakeiden osalta vähän kloriitiksi. Näyte R0.28 on makroskooppisesti tarkastellen selvästi raitainen tonaliittigneissi. Modaalisen koostumuksen perusteella kivi on tonaliittinen. Mikroskooppisesti se on keskirakeinen, selvästi suuntautunut ja raitainen. Kiven vaaleiden raitojen leveydet vaihtelevat,0-5,0 mm, ja ne koostuvat pääasiassa granoblastisesta maasälpä-kvartsimassasta. Plagioklaa-
9 si on koostumukseltaan oligoklaasia (An 28 ), ja se esiintyy osittain omamuotoisina, 0,4-2,0 millimetrin mittaisina rakeina. Plagioklaasirakeet ovat osittain saussuriittipigmentin peittämiä (noin 0% pinta-alasta). Muuttumistuloksessa on tunnistettavissajonkin verran epidoottia ja vähän karbonaattia. Paikoitellen plagioklaasin sulkeumina esiintyy pyöreitä, läpimitaltaan 0, - 0,3 mm kokoisia kvartsirakeita. Itsenäiset, 0,2 -,4 mm mittaiset kvartsirakeet ovat vierasmuotoisia. Niitä on vaaleissa raidoissa tasaisesti jakautuneena sekä suurempien plagioklaasirakeiden ympärillä laajempina raekasaumina. Vierasmuotoiset kalimaasälpärakeet ovat 0, - 0,5 mm mittaisia ja esiintyvät pääasiassa kvartsin kanssa L-raitojen sisällä. Vaaleat raidat ovat tekstuuriltaan kokonaisuudessaan granoblastisia, ja niiden sisälle sijoittuvien rakeiden rajapinnat ovat joko teräviä tai myrmekiittisesti yhteenkasvettuneita. Tummien raitojen leveydet vaihtelevat 0,5-2,0 mm, ja kiven biotiitti keskittyy niihin. Biotiittisuomut ovat alle,5 mm mittaisia, ja selvästi raitaisuuden tasoon suuntautuneita. Biotiittirakeet eivät ole juuri lainkaan muuttuneita. Näyte R0.33 on makroskooppisilta piirteiltään tumma, kiillerikas, keskirakeinen ja selvästi raitainen gneissi. Kvartsi-maasälpäsuhteittensa perusteella se on tonaliittinen, mutta runsaan kiillepitoisuutensa takia se voidaan luokitella myös kiillegneissiksi. Mikroskooppisesti kivi on keskirakeinen, selvästi suuntautunut ja raitainen. Tekstuuriltaan se on osin granoblastinen ja osin lepidoblastinen. Vaaleiden raitojen leveydet vaihtelevat 0,5 -,5 mm:iin ja ne ovat usein muodoltaan silmäkemäisiä. L-raidat koostuvat lähes pelkästään plagioklaasista ja kvartsista, jotka muodostavat granoblastisen, joskin selvästi suuntautuneen massan. Plagioklaasi on koostumukseltaan oligoklaasia (An 20 ). Se esiintyy läpimitaltaan 0,4 -,5 mm kokoisinaja melko lailla vierasmuotoisina rakeina. Ne ovat noin 5 %:n osalta pienirakeisen saussuriitin pigmentoimia, ja lisäksi muuttumistuloksessa tavataan vähän suurempirakeista epidoottia ja karbonaattia. Paikoin plagioklaasissa esiintyy antipertiittisuotaumia ja pieniä kvartsisulkeumia. Muualla kvartsirakeet ovat 0,2-0,8 mm läpimittaisia, vierasmuotoisia ja usein pyöreäpiirteisiä. Tummat raidat ovat lähes vaaleiden raitojen levyisiä ja selvästi suuntautuneita. Ne koostuvat biotiitista, kvartsista, maasälvistä ja kiven aksessorisista mineraaleista. Biotiitti esiintyy 0,2 -,5 mm mittaisina, satunnaisen muotoisina suomuina, jotka ovat muuttuneet paikoin vähän kloriitiksi. Harmaa gneissinäyte R0.34 on makroskooppisilta piirteiltään keski-karkearakeinen, pilsteinen, heikosti suuntautunut ja vaihtelevassa määrin raitainen. Modaalisen koostumuksen perusteella sekin on tonaliittinen. Mikroskooppisesti näyte on keski-karkearakeinen, suuntautumaton ja tekstuuriltaan granoblastinen. Plagioklaasirakeiden läpimitat vaihtelevat välillä 0,5-4,5 mm, ja ne ovat vierasmuotoisia. Koostumukseltaan plagioklaasi on oligoklaasia (An 20 ) ja rakeet ovat pinta-alaltaan ainakin 20 %:n osalta saussuriitin pigmentoimia. Paikoin ne ovat muuttuneet voimakkaasti suurempirakeiseksi epidootiksi ja vähäisemmässä määrin karbonaatiksi sekä serisiitiksi. Paikoitellen plagioklaasissa
20 esiintyy pieniä pyöreitä kvartsisulkeumia (läpimitta 0, - 0,3 mm). Muut kvartsirakeet ovat pyöreäpiirteisiä ja läpimitaltaan 0,2-2,0 mm kokoisia. Biotiittisuomut ovat 0,2 -,0 mm pitkiä, ja ne ovat muuttuneet paikoin vähän kloriitiksi. Epidootti on korvannut plagioklaasinjoskus lähes kokonaisuudessaan ja esiintyy tällöin 0, -,5 mm mittaisina, vierasmuotoisina rakeina plagioklaasin tilalla. Muuttumattomien maasälpärakeiden keskinäiset raerajat ovat osin teräviä, mutta myös granofyyristä yhteenkasvettumaa on havaittavissa etenkin kvartsirakeiden rajoilla. Joissain paikoissa biotiitti ja epidootti muodostavat,0-5,0 mm mittaisia raekasaumia. Näyte R0.30 on makroskooppisesti vaalea, keskirakeinen, homogeeninenja suuntautumaton granitoidi, joka luokittuu modaalisen mineraalikoostumuksensa perusteella graniitiksi. Mikroskooppisesti se on keski-karkearakeinen, suuntautumaton ja tekstuuriltaan granoblastinen. Oligoklaasikoostumuksiset (An 22 ) plagioklaasirakeet esiintyvät pyöreäpiirteisinä tai osittain omamuotoisina rakeina, joiden läpimitta on 0,5-2,2 mm. Plagioklaasirakeet ovat muuttuneet vähän saussuriitiksi, karbonaatiksi ja serisiitiksi. Paikoitellen niissä esiintyy antipertiittisuotaumia ja etenkin kvartsirakeiden kontaktissa myrmekkiittisiä yhteenkasvettumia. Kvartsirakeet ovat vierasmuotoisia, muodoltaan jossain määrin pyöreäpiirteisiäja 0,2-,5 mm läpimittaisia. Kalimaasälpärakeet ovat 0,5-4 mm läpimittaisia, vierasmuotoisia ja täysin muuttumattomia. Maasälpien ja kvartsin raerajat ovat epätasaisia, aaltomaisia tai granofyyrisesti yhteenkasvettuneita. Biotiittisuomut ovat 0,2-,3 mm pitkiä, ja ne ovat muuttuneet muutamien rakeiden osalta vähän kloriitiksi. Sarvivälkegneissinäyte R0.32 on makroskooppisilta piirteiltään tumma, keskirakeinenja heikosti raitainen. Mikroskooppisesti se on tasa- ja keskirakeinen ( raekoot 0,6-2,0 mm), selvästi suuntautunut, voimakkaasti muuttunut ja tekstuuriltaan grano-nematoblastinen. Sarvivälkerakeet ovat olleet 0,4-2,0 mm mittaisia ja vierasmuotoisia, mutta näytteessä ne ovat muuttuneet voimakkaasti biotiititiksi ja edelleen kloriitiksi. Plagioklaasirakeet ovat koostumukseltaan andesiinia (An 32 ), eli vähän anortiittisempia kuin harmaiden gneissien plagioklaasit. Plagioklaasirakeet ovat pyöreähköjä, vierasmuotoisia ja läpimitaltaan 0,4-2,0 mm mittaisia. Ne ovat muuttuneet kaikkien rakeiden osalta voimakkaasti epidootiksi ja vähäisemmässä määrin karbonaatiksi tai pienirakeiseksi saussuriittimassaksi. Vierasmuotoiset epidoottirakeet ovat 0, - 0,3 mm pitkiä ja ne ovat korvanneet suurelta osin plagioklaasirakeita. Primäärirakenteita, esimerkiksi ofiittisuutta ei voi hahmottaa näytteestä lainkaan.
2 2..2 Mineraalikemia Kairausnäytteestä RO-KR on tehty kahdeksan mineraalianalyysiä. Plagioklaasi- ja biotiittianalyysejä on tehty leukotonaliittigneissi-, tonaliittigneissi- ja sarvivälkegneissinäytteistä yksi kappale kustakin näytetyypistä. Sarvivälkeanalyysit on tehty tonaliittigneissi- ja sarvivälkegneissinäytteistä. Analyysitulokset on esitetty taulukossa 2.3. ja mineraalien luokitusdiagrammit kuvassa 2.3. Tonaliittigneissistä R0.28 analysoitu plagioklaasi on koostumukseltaan oligoklaasia (An 28 ), ja leukotonaliittigneissin plagioklaasi on vähän albiittisempaa (An 2 ) (kuva 2.3.A), joita koostumuksia voidaan pitää luonteenomaisina näille gneissityypeille. Sarvivälkegneissistä analysoitu plagioklaasi omaa plagioklaaseista korkeimman Ca/Na-suhteen ja luokittuu andesiiniksi (An 32 ). Korkeampi anortiittipitoisuus on hyvin ymmärrettävissä, sillä mineraali on selvästi tonaliittigneissejä emäksisemmästä kivilajista. Biotiitti; K(Mg,Fe) 3 (OH,F)iAl,Fe )Si 3 0 0 Analysoitujen biotiittien koostumukset ovat lähes stökiometrisiä, eli kaavaan lasketun kaliumin määrät ovat kaikissa näytteissä lähellä biotiitin stökiometristä arvoa, 2:ta. Kairausnäytteen biotiittien raudan mooliosuus (Fe/(Fe+Mg)) on sarvivälkegneissistä ja tonaliittigneissistä analysoiduissa rakeissa molemmissa noin 0,45 (kuva 2.3.B). Leukotonaliittigneissistä analysoidussa biotiitissa suhde on selvästi suurempi eli lähellä 0,6:tta. Sarvivälke; NaCa(Mg,Fe )lal,fe )(Si,Al) 8 0 22 (0H) 2 Analysoiduista sarvivälkkeistä toinen on sarvivälkegneissistä (R0.32) ja toinen tonaliittigneissistä (R0.28). Kokokiven kemiallisten koostumusten eroavaisuudet eivät vaikuta amfibolien koostumukseen kovinkaan paljon, vaan Leaken (978) amfiboliluokittelun mukaisesti molempien näytteiden amfibolit ovat magnesiosarvivälketä (kuva 2.3.C).
22 Taulukko 2.3. Kairausnäytteestä RO-KRll analysoitujen mineraalien kemialliset koostumukset. LTGN = leukotonaliittigneissi, TONG = tonaliittigneissi ja SVGN = sarvivälkegneissi. BT = biotiitti, PLAG = plagioklaasi ja SARV = sarvivälke. Näyte R0.27 R0.28 R0.32 Näyte R0.27 R0.28 R0.32 Näyte R0.28 R0.32 Syv.m 65,95 2,60 489,35 Syv.m 65,95 2,6 489,35 Syv.m 2,60 489,35 Kivilaji LTGN TONG SVGN Kivilaji LTGN TONG SVGN Kivilaji TONG SVGN Miner. PLAG PLAG PLAG Miner. BT BT BT Miner. SARV SARV Si0 2 63, 6,2 59,4 Si0 2 36, 36,9 36,6 Si0 2 47,0 42,9 Al 2 0 3 23,8 24,8 25,6 Ti0 2 2,00,73,48 Ti0 2 0,74 0,57 FeO 0,03 0,00 0,07 Al 2 0 3 7,3 6,0 5,7 Al 2 0 3 7,9, CaO 4,4 6,2 6,83 Cr 2 0 3 0,04 0,00 0,09 FeO 5,6 7,2 Na 2 0 9,06 8,3 7,9 FeO 22,3 7,0 8,9 Cr 2 0 3 0,0 0,03 K 2 0 0,6 0,6 0,04 MnO 0,7 0,26 0,34 MnO 0,33 0,26 Total 00,5 00,7 99,8 MgO 8,78 2,58 2,3 MgO 2, 9,83 Si ' 0,8 0,6 VzOJ 0,05 0,06 0,00 CaO 2,0,9 Al 4,93 5,7 5,39 CaO 0,0 0,03 0,09 Na 2 0 0,4 0,8 Fe2 0,0 0,00 0,0 Na 2 0 0,02 0,00 0,03 K 2 0 0,59,3 Ca 0,83,6,3 K 2 0 9,45 9,33 9,40 Total 96,5 95,2 Na 3,09 2,85 2,74 NiO 0,6 0,02 TSi 6,95 6,52 K 0,04 0,04 0,0 ZnO 0,7 0,4 TAI,05,48 Kation 9,99 20,03 20,07 Total 96,2 94,2 95, TFe3 0,00 0,00 X 6,03 5,99 6,00 Si 5,77 5,89 5,85 TTi 0,00 0,00 z 3,97 4,05 4,07 AIIV 2,23 2, 2,5 T-sum 8,00 8,00 Ab 78, 70,4 67,5 AIVI,03 0,89 0,80 CAI 0,32 0,5 An 2,0 28,7 32,2 Ti 0,24 0,2 0,8 CCr 0,00 0,00 Or 0,9 0,9 0,2 Fe3 CFe3 0,52 0,60 Fe2 2,99 2,27 2,52 CTi 0,08 0,07 Cr 0,0 0,00 0,0 CMg 2,67 2,23 Mn 0,02 0,04 0,05 CFe2,39,55 Mg 2,09 2,99 2,93 CMn 0,02 0,02 Ca 0,00 0,0 0,02 CCa 0,00 0,00 Na 0,0 0,00 0,0 C-sum 5,00 5,00 K,93,90,9 BMg 0,00 0,00 Kation, BFe2 0,03 0,0 Fe# 0,59 0,43 0,46 BMn 0,02 0,02 Mg# 0,4 0,57 0,54 BCa,90,94 Ni 0,00 0,02 0,00 BNa 0,02 0,03 Zn 0,00 0,02 0,02 B-sum,97 2,00 ACa 0,00 0,00 ANa 0,02 0,03 AK 0, 0,22 A-sum 0,3 0,24 Kat-sum 5, 5,2 CCI 0,00 0,00 CF 0,00 0,00 0-sum 23,0 23,0
23 Or B. c. Eastonite Siderophylllte Tremolite TrHb Actinolite '"J... 28 + >) 6 Magnesio- Tsch Act sarvivälke Tschermakite Hbl Hbl 34~ ~ ~ Fe- Fe- Ferro- 32 [27 Act Ferro-Hbl Tsch Actinolite Hbl Hbl 28 rl Ferro- Tschermakite 20 0 s,o Fe/(Fe+Mg) Phlogopite Annite 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 TSi Kuva 2.3. Kairausnäytteestä RO-KRll analysoitujen plagioklaasien (A), biotiittien (B), ja amfibolien (C) kemialliseen koostumukseen perustuvia luokitusdiagrammeja. Numero projektiapisteen vieressä viittaa näytenumeroon.
24 2.2 Kokokivikemia Kairausnäytteestä RO-KR analysoiduista näytteistä R0.27 ja R0.3 ovat leukotonaliittigneissejä. R0.28, R0.29, R0.33 ja R0.34 ovat tonaliittigneissejä. Näistä R0.33 on selvästi muita emäksisempi ja nykyasussaan runsaasti kiilteitä sisältävä kivilaji. Näyte R0.30 on keski-karkearakeinen, suuntautumaton graniitti ja R0.32 sarvivälkegneissi. Näytteiden kemialliset koostumukset on esitetty taulukossa 2.4. Leukotonaliittigneissinäytteet R0.27 ja R0.3 ovat niin modaaliselta koostumukseltaan ja pääalkuainepitoisuuksiltaankin lähes identtisiä. Näytteiden Si0 2 -pitoisuudet ovat 72 prosentin luokkaa, Al 2 0 3 5 %:n tasolla, Ti0 2 - ja MgO-pitoisuudet molemmissa lähes yhtä pieniä, eli alle 0,5 %tasolla (taulukko 2.4). Myöskään muissa pääalkuainepitoisuuksissa ei ole merkittäviä eroja (kuva 2.4), ja kokonaisuudessaan näytteet ovat melko tarkasti samankoostumuksisia kuin aiemmin analysoidut leukotonaliittigneissit. Näytteet ovat niukasti peralumiinisia A/CNK-suhteen ollessa noin,5 (kuva 2.5.C) ja K/Na/Cakationisuhteen perusteella molemmat näytteet sijoittuvat trondhjemiittikenttään (kuva 2.2A). Niiden rauta- ja magnesiumoksidien summa on alle 3 %ja K 2 0/Na 2 0-suhde on alle 0,4 trondhjemiittisluonteisille kiville tyypilliseen tapaan. Totaalialkali-Si0 2 -suhteen perusteella näytteet luokittuvat ryoliiteiksi (kuva 2.5.B). Graniittinäyte OL.30 on hieman suurempaa K 2 0-pitoisuuttaan lukuun ottamatta täysin identtinen leukotonaliittigneissien kanssa (kuvat 2.4 ja 2.5). Leukotonaliittigneissien ja graniittisen näytteen R0.30 hivenalkuainepitoisuudetkin ovat keskenään likimain identtiset. Ainoana merkittävämpänä erona graniitin Th-pitoisuus on vielä leukotonaliittigneissejäkin pienempi eli lähes yhtä pieni kuin sarvivälkegneississä. Harmaat gneissinäytteet R0.28, R0.29 ja R0.34 ovat pääalkuainepitoisuuksiensa osalta lähinnä tyypillisten harmaiden gneissien kaltaisia sisältäen lähes 70 % Si0 2 :ta ja 5 %:a Al 2 0 3 :a. Muut pääalkuainepitoisuudet ovat kaikissa näytteissä melko lailla samansuuruisia (kuva 2.4). Granodioriittinen gneissinäyte R0.29 sisältää kuitenkin vähemmän Al 2 0 3 :a ja Na 2 0:ta sekä enemmän K-, Fe- ja Mg-oksideja kuin tonaliittiset paleosominäytteet. Kiillettä runsaasti sisältävä näyte R0.33 poikkeaa harrnaista gneisseistä myös kemiallisesti varsin selvästi. Sen Si0 2 -pitoisuus on alle 60 %ja Ti-, Fe- ja Mg-oksidimäärät ovat korkeita, MgO-pitoisuutta voidaan pitääjopa poikkeuksellisen korkeana (kuva 2.4). Myös K 2 0-pitoisuus on suuri, mutta Na 2 0-pitoisuus sitä vastoin pieni. Kemiallisesti näyte R0.33 on useiden pääalkuainekomponenttien osalta paljon alueen emäksisten kivilajien kaltainen, mutta selvästi K 2 0-pitoisempi. Voidaankin olettaa, että näyte on pikemminkin kaliummetasomatoosin takia biotiittiutunut emäksinen kivilaji kuin metapeliittinen gness.
25 Alumiinisuutensa osalta gneissien paleosomit ovat hieman meta-alumiinisempia kuin leukotonaliittigneissit. Ne luokittuvat Si0 2 -totaalialkalisuhteittensa perusteella dasiiteiksi lukuun ottamatta alkaleja runsaammin sisältävää kiillerikasta gneissiä R0.33 (kuva 2.5.B). K/Na/Ca-suhteiden (kuva 2.5.A) samoin kuin Ca0/(Na 2 0+K 2 0)-suhteidenkin perusteella näytteet voidaan tulkita kalkkialkaliseen magmakivisarjaan kuuluviksi alueen tyypillisimpien tonaliittigneissien tavoin. Hiveanalkuainepitoisuuksissa (kuva 2.5.E) granodioriittinen harmaa gneissinäyte R0.29 poikkeaa selvimmin maan yläkuoren keskikoostumuksesta ja samalla muista gneissityypeistä korkean Th- ja U-pitoisuutensa kautta. Tonaliittisen harmaan gneissin, R0.28 hi venalkuainepitoisuudet poikkeavat yläkuoren keskikoostumuksesta merkittävästi vain Nb:n ja Cs:n osalta, jotka pitoisuudet ovat pieniä myös kaikissa muissa analysoiduissa näytteissä. Toisen analysoidun tonaliittisen gneissin R0.34 Th- ja P-pitoisuudet ovat vähän pienempiä kuin tavallisimmissa gneissityypeissä. Kiillerikkaan gneissinäytteen R0.33 hivenalkuainepitoisuudet muistuttavat emäksisen näytteen pitoisuuksia selvimmin Th- ja V-pitoisuuksien osalta, mutta myös Y-, Ba- ja Zr-pitoisuudet ovat pienempiä kuin yläkuoressa keskimäärin. Rb-, Y- ja Nb-pitoisuuksiin perustuvan petrageneettisen luokituksen mukaan näytteet vastaavat vulkaanisen kaaren granitoideja (V AG, kuva 2.5.D). Amfiboliittinen näyte (R0.32) on kemialliselta koostumukseltaan emäksinen, ja vastaavasti sen Fe-, Mg- ja Ca-oksidipitoisuudet ovat selvästi suurempia kuin alueen tonaliittigneisseissä. K 2 0-pitoisuus on nyt analysoiduista pitoisuuksista pienin ja Na 2 0-pitoisuus pienimpiä (kuva 2.4). Totaalialkalipitoisuuteen perustuvan luokitusdiagrammin perusteella näyte luokittuu basaltiksi. Hivenalkuainepitoisuuksissa näyte poikkeaa kaikista analysoiduista gneisseistä selvimmin pienten Ba- ja Zr-pitoisuuksiensa takia, mutta myös näytteen Th- ja U-pitoisuudet ovat pienempiä kuin maankuoren yläosassa keskimäärin ja alueelta analysoiduissa tavallisimmissa gneisseissä (kuva 2.5.E).
2,49 26 Taulukko 2.4. Kairausnäytteen RO-KRll kivilajien kemialliset koostumukset. LTGN = leukotonaliittigneissi, TONG = tonaliittigneissi, SVGN = sarvivälkegneissi, GR = graniitti, GRDR = granodioriitti ja TON = tonaliitti. MG# = Mg/(Mg+Fe) ja A/CNK = Al/(Ca+Na+K) moolisosuuksina. Negatiivinen arvo tarkoittaa määritysrajaa pienempää pitoisuutta. Syv. (m) 65,95 2,60 73,25 275,50 394,30 594,25 530,40 489,35.,..,... v LTGN TONG TONG GR LTGN SVGN TONG TONG Anal. menet. XRF-F XRF-F XRF-F XRF-F XRF-F XRF-F XRF-F XRF-F XRF-F XRF-F NA XRF-F XRF-F XRF-F XRF-F XRF-F XRF-F NA NA ICP ISE ISE LECO NA XRF-F XRF-F XRF-F O,OOJ O,OJ O,OJ O,OJ O,OJ O,OJ O,OJ O,OJ O,OJ 0,5 JO JO 50 JO JO JO J 0,5 2 20 50 O,OJ 0,5 O,OJ l'-iutokl>:al GRDR TON GRDR GR GRDR TON TON R0.27 R0.28 R0.29 R0.30 R0.3 R0.32 R0.33 R0.34 7,4 64,3 69,2 72,3 72,4 49, 56,6 67, 0,334 0,602 0,503 0,22 0,242 0,878 0,708 0,320 5,4 4,8 3 4,8 4,9 4,6 4,9 4,7 2,07 5,34 4,93,37,59 2, 8,72 4,30 0,0 0,08 0,06-0,0-0,0 0,22 0,4 0,06 0,67 3,2 2,57 0,55 0,74 6,93 7,53,83, Fe 2 0 3 t+mg0 Fe 2 0 3 t/mg0 MG# A/CNK K20/N~O Sr/Ba Rb/Sr 2,92 3,98 4,82 3,57,66 2,9 0, 0,2 4,5 9,7 64 6-0 5 455 708 258 22-0 -0 396 378 3 0,5 2,6 46 606 234 640 60 26-0,0 0, -0,5-0,5-0,0-0,0 0,25 99,3 0,65 98, 2,74 3,09 0,24,6 0,34 0,87 0,6 8,46,7 0,37,07 0,6 0,53 0,3 3,2 2,29 2,38 3,22 4,76 5, 2,27 2,35,6 0,26 0,05 0,07 28, 2,3 26 73 46 22-0 -0 62 56 692 276 79 96 0-0 -0 303 327 449-5 0,6-0,5 500 24 33 76 26 242 58 08 4 0,03-0,0-0,0-0,5,0 0,9-0,0-0,0-0,0 7,50,92,92 > 2,49 0,89 0,07 0,8 37 20 66 6-0 89 - -0,5 570 778 207 0,3 0,7 0,04 0,25 0,65 99 98,4 2,4 4,66 2,32 3,69 5,0,58 0,6 0,03 7 0,6 25 65 4 27 503 45 22 08-0 3 205 554 2 -,5-0,5 000 479 460 436 200 23 0,0 0,02-0,5 2,0 0,04-0,0,5 0,9 98,5 98,3 2,33 9,03 6,25 6,3 2,5,75,6 2,35 0,34 0,28 0,32 0,36 0,46 0,30,06,0,5 0,73,04,05 0,7 0,49 0,32 0,36 2,6 0,43 0,49 0,58 0,65,4 0,4,23 0,42 0,22 0,0 0,20,05 0,2
27 9 f- - T 8 f- 7 f- - -,5 r- - 6 f- 5 f- 4 f- 3 f- J2f- + 32 + 33 27+ _j_30 ++ -r 28 34 3 + 29 - - - - - ~ ö...,0 r- E-- 0,5 + 32 + 33 + 28 29 + - - f- - ~ 5 f- 4 f- 0 3f- ~ - + 32 + 33 29 30 + + + 28 + +t- 34 27 3 - - - - - 5 r- 0 ~ 3 - z 2 t- + 32 + 33 ++ 28 34 + 29 3 + 27-=!- 30 - - - 0 = ~ 0,2 f- 0, f- 5 + 32 + 33 + 29 28 ++ 34 3 ~~30 - - 5 ~ 0 ~ 0 r- u 7 r- 6 r- + 32 + 32 + 33 + T 33 34 + + 27 28 + ++30 29 3 - - - + 32 + 33 + 29 28 + + 34 - ~ 0 5 ej) ~ 4r- 3 r- 2 r- r- 28 + 29 + + 34 - - - - - 40 50 60 Si02 o/o 70 80 40 50 60 Si02 /o 70 80 Kuva 2.4. Kairausnäytteen RO-K.Rll kivilajien kemiallisia koostumuksia kuvaavia diagrammeja. Numero projektiapisteen vieressä viittaa näytenumeroon.
28 K A. B. 5,00 ~ + 0 33 2,00 ~ 9,00 7' ö ~ ~ 29 ~ z 6,00 ljzs~. ~~ x34 '% 3,00 c. Na 3,0 2,8 2,6 Ca 0.000 0,00 35 45 55 65 SiOz% 2,4 2,2 2,0 JOO ~,8 E z 0.. <,6 0..,4 ~,2 JO,0 0,8 0,6 VAG ORG,0,5 2,0 0 JOO 000 ACNK Y+Nbppm E. 5 - ~.... = u ~ Q, Q, ;:J -~ Q.. 0, a ~ 00. 0,0 Mn Th U Rb Sr Y Ba Zr Ti P Nb Cs R0.27 D R0.28 TR0.29 VR0.30 e R0.3 QR0.32 +R0.33 XR0.34 Kuva 2.5. A, B, C ja D. Kairausnäytteen RO-KRll kivilajien kemialliseen koostumukseen perustuvia luokitusdiagrammeja. E. Hivenalkuaineiden rikastumiskertoimia kuvaava diagrammi.
...---------------------------------------------------- 2.3 Rakomineraalit 29 Kairausnäytteestä RO-KR on tehty kaikkiaan 620 rakomineraalihavaintoa ja 3 XRD-määritystä. Raontäytteet koostuvat kalsiitista, kiisuista, rautahydroksidista, kaoliniitista, illiitistä, montmorilloniitista, smektiitistä, analsiimista, prehniitistä, apofylliitistä, kvartsista sekä laumontiitista. Rakomineraalien esiintymissyvyydet on esitetty kuvassa 2.6. ja liitteessä. Tutkitussa kairausnäytteessä rakomineraalien esiintymiselle tunnusomainen piirre on karbonaatin, kiisun, savimineraalien sekä myös kvartsin esiintyminen lähes koko näytteessä. Raurahydroksideja tavataan noin 00 metrin kairaussyvyydelle saakka ja alempana kahdessa jaksossa. Laumontiittia on identifioitu useilta syvyystasoilta, ja rapaumia kairausnäytteen ylimpien sadan metrinjakson lisäksi parin vettä hyvinjohtavan vyöhykkeen lähistöltä syvemmiltä tasoilta. Rakomineraalit esiintyvät eri tavoin ryhmittyneinä eri kairaussyvyyksillä. Tässä tutkimuksessa on käytetty samoja ryhmitys- ja nimitysperusteita, joita on käytetty raporteissa Gehör et al. (995, 996). Kuva 2.6. Seuraavalla sivulla kairausnäytteen RO-KR rakomineraalit RKO = rakoluku (kpvm), VJK = vedenjohtavuus (m/s ), FEH = rautahydroksidit, KARB = karbonaatit, KIIS = rikkikiisu, SAVI = kaoliniitti, montmorilloniitti, illiitti tai smektiitti, KV AR = kvartsi, LAUM = laumontiitti, RAP = rapauma. Tonaliittigneissi [JJ] Leukotonaliittigneissi Sarvivälkegneissi ~ Pegmatiitti/ graniitti
30 RKO VJK \.) 0 0 <D -...j 0.., m I 00 200 300 400 500 600
3 2.3. Rakomineraaliseurueet eri syvyysväleillä Syvyysväli 4,00-56,00 m; Rautahydroksidi-savimineraaliseurue Tämän syvyysvälin raoille ovat tyypillisiä ohuet kelta- tai punasävyiset rautahydroksipinnoitteet sekä jauhemaisen kaoliniitin esiintyminen yhdessä rautahydroksidien kanssa. Keltaiset rautahydroksidipinnoitteet vaikuttavat rapautuneilta ja lisäksi muutamissa jaksoissa tavataan myös selvempiä rapaumaonkaloita. Syvyysväli 56,00-69,50 m; Rautahydroksidiseurue Tältä syvyysväliltä ei ole identifioitu muita rakomineraaleja kuin ohuita, kuitenkin usein lähes koko rakoreunuksen kattavia rautahydroksidipigmenttejä. Osin ne ovat keltarapaumiksi kartoitettu ja, mutta myös punasävyisiä, götiittisiä katteita esiintyy. Syvyysväli 69,50-82,00 m; Savimineraaliseurue Tämän tyypillisesti hyvin rikkonaisen vyöhykkeen alueelta ei ole tavattu muita rakomineraaleja kuin j auhemaisena esiintyvää kaoliniittia. Syvyysväli 82,00-98,50 m; Rautahydroksidi-rautakiisu-savimineraaliseurue Vyöhykkeen alueella lähes kaikki rakoreunukset ovat kelta- tai punasävyisen rautahydroksidin kattamia. Pieniä omamuotoisia kiisurakeita esiintyy muutamissa raoissa ja ohut, jauhemainen kaoliniitti samoin muutamissa raoissa. Kaikkia kolmea mineraalispesiestä ei ole tavattu yhdessä yhdestäkään raosta, ja rautahydroksidit puuttuvat yleensä niistä raoista, joissa muita rakomineraaleja tavataan. Ainoastaan yhdessä raossa on rautahydroksidien lisäksi kiisuja ja kolmessa raossa savimineraaleja. Laumontiittia on tavattu muutamasta raosta ja syviä syöpymiä hyvin vettä johtavan vyöhykkeen läheltä. Syvyysväli 98,50-5,00 m; Karbonaattiseurue Tämän hyvin vettä johtavan, mutta vähän rakoja sisältävän vyöhykkeen alueelta on tehty vain muutamia havaintoja rakomineraaleista. Karbonaattihavaintoja on kaksi, joten vyöhyke on tulkittu kaisiittiseurueeseen kuuluvaksi. Lisäksi yhdestä raosta on identifioitu
32 vyöhyke on tulkittu kaisiittiseurueeseen kuuluvaksi. Lisäksi yhdestä raosta on identifioitu punasävyistä rautahydroksidia. Laumontiittia esiintyy jakson alkuosassa runsaasti ja alkupään ruhjevyöhykkeen alueella kivi on myös paikoin selvästi syöpynyttä. Syvyysväli 5,00-48,00 m; Rautakiisu-savimineraaliseurue Rikkikiisu esiintyy tämän vyöhykkeen alueella pieninä, noin puolen millimetrin vahvuisina pesäkkeinäja hyvin pieninä, omamuotoisina rakeina. Jakson alkuosassa savimineraalina on valkoinen kaoliniitti, mutta loppuosassa on pelkästään vihreää smektiittiä. Syvyysvälin kahdessa viimeisessä raossa rakomineraalit esiintyvät koko jakson paksuimpina ja kattavimpina täytteinä. Molempia spesieksiä on tavattu yhdessä vain näistä kahdesta raosta. Syvyysväli 48,00-66,00 m; Karbonaatti-savimineraaliseurue Karbonaattikatteet ovat tämän vyöhykkeen alueella ohuita pesäkkeitä tai harsomaisia katteita. Savimineraaleina esiintyvät vihertävät, jauhemaiset smektiitit ja kaoliniitti. Ne kattavat tyypillisesti vain 0-20 % rakoreunan pinta-alasta, eikä yhdestäkään tämän vyöhykkeen raosta löydy molempia seurueen mineraalispesieksiä yhdessä. Jakson loppuosaan sijoittuvan vettä hyvin johtavan vyöhykkeen alueelta ei ole tehty yhtään rakomineraalihavaintoa, vaan kartoitetut raot ovat olleet "puhtaita", isia avorako Ja. Syvyysväli 66,00-75,50 m; Karbonaatti-rautakiisu-savimineraaliseurue Syvyysväliltä on tehty runsaasti havaintoja ohuista, harsomaisista karbonaattikatteista, pienten omamuotoisten rikkikiisurakeiden esiintymisestä sekä jauhemaisesta smektiittisavesta. Yhdestäkään raosta kaikkia kolmea mineraalia ei kuitenkaan ole kartoitettu. Kahta mineraalispesiestä eri yhdistelminä on sitä vastoin tavattu useastakin raosta. Jakson keskivaiheille sijoittuvan vettä hyvin johtavan jakson lähistöllä esiintyy karbonaattia ja kiisuja, mutta savimineraaleista ei ole tehty havaintoja.
Syvyysväli 75,50-202,00 m; Karbonaatti-rautakiisuseurue 33 Karbonaatti esiintyy tässä vyöhykkeessä tasaisina, laajuudeltaan vaihtelevina katteina, joissa on etenkin vyöhykkeen yläosassa usein mukana pieniä, omamuotoisia kiisurakeita. Jakson loppuosasta on tehty useita havaintoja kvartsiutuneista rakoreunuksista. Syvyysväli 202,00-242,00 m; Karbonaatti-rautakiisu-savimineraaliseurue Vyöhykkeen alueelta on tehty runsaasti havaintoja hilsemäisestä tai tasaisena katteena esiintyvän kalsiitin, omamuotoisina rakeina tai ohuina silauksina esiintyvän rikkikiisun sekä vahamaisen illiitin ja jauhemaisen smektiitin esiintymisestä. Yhdestäkään raosta ei ole löydetty kaikkia kolmea mineraalia yhdessä, mutta kahta kolmesta on löytynyt usealtakin tasolta. Syvyysvälille sijoittuvan vettä hyvin johtavan vyöhykkeen alueelta on tavattu myös kaikkia seurueeseen kuuluvia mineraaleja. Syvyysväli 242,00-255,50 m; Karbonaatti-rautakiisu-rautahydroksidi-savimineraaliseurue Vyöhykkeen alusta ja lopusta on kartoitettu puna- ja keltasävyisiä, osin rapautuneelta vaikuttavia rakoja. Ylemmistä raoista on tavattu rautahydroksidien lisäksi karbonaattia ja smektiittisavea, mutta alakontaktissa olevista raoista ei ole tavattu muita mineraaleja kuin rautahydroksideja. Rautahydroksidivyöhykkeiden väliin sijoittuvasta jaksosta on tehty sitä vastoin runsaasti havaintoja karbonaatin esiintymisestä sekä muutamia havaintoja omamuotoisten rikkikiisurakeiden ja j auhemaisen smektiittisen saven esiintymisestä. Syvyysväli 255,50-292,00 m; Karbonaatti-rautakiisu-savimineraaliseurue Tältä rikkanaiselta ja useita vettä hyvin johtavia vyöhykkeitä sisältävältä syvyysvälillä kalsiittia on tavattu lähes kaikista kartoitetuista raoista poikkeuksellisen paksuina, 0,5 -,0 mm vahvoina ja tasaisina katteina. Pieniä omamuotoisia rikkikiisurakeita on kartoitettu muutamista raoista karbonaatin yhteydestä. Smektiittisiä saviseoksia tavataan samoin paksuina, useinjopa mm vahvuisinajauhemaisina rakotäytteinä. Yhtä poikkeusta lukuun ottamatta savimineraaleja ei kuitenkaan ole tavattu samoista raoista kuin karbonaattia ja kiisuja. Samoin vain yhdestä raosta on tavattu sekä kiisuja että savimineraaleja. Mainittujen yleisimpien rakomineraalispesiesten lisäksi heikosta kvartsiutumisesta on muutamia havaintoja ja laumontiitti on identifioitu yhdestä raosta. Syvyysvälille sijoittuu kaksi vettä
34 hyvinjohtavaa jaksoa. Niistä ylemmän lähistöltä on tavattu rakomineraalina karbonaattia, niukasti kvartsia ja laumontiittia. Alemman johtavan vyöhykkeen alueelta karbonaatit puuttuvat, mutta kiisuja, savimineraaleja ja kvartsiutumisen merkkejä sieltä löytyy. Syvyysväli 292,00-304,50 m; Rautakiisu-rautahydroksidi-savimineraaliseurue Smektiittinen saviseos, joka esiintyy 0,5-2 mm vahvana jauhemaisena rakotäytteenä, on tämän vyöhykkeen yleisin raontäyte. Jakson alussa tavataan pieniä, omamuotoisia rikkikiisurakeita savimineraalien kanssa. Yleensä keltasävyisiä, paksuja ja kattavia rautahydroksidikatteita tavataan harvakseltaan koko syvyysvälin alueelta. Vaikka tässäkin vuöhykkeessä esiintyy kaikkia rakomineraaliseurueen jäseniä melko taajaan, ei yhdestäkään raosta ole kartoitettu kaikkia kolmea mineraalispesiestä yhdessä. Syvyysväli 304,50-327,00 m; Karbonaatti-savimineraaliseurue Syvyysvälillä karbonaatti esiintyy tyypillisesti kattavana, puolen millimetrin vahvuisena katteena, ja smektiittinen savimineraaliseos jopa paksumpina jauhemaisina rakotäytteinä. Vaikka rakotäytteet ovat esiintyessään melko runsaita, ei niitä molempia ole tavattu yhdessä kuin yhden raon puitteissa. Syvyysväli 327,00-380,00 m; Karbonaatti-rautakiisu-savimineraaliseurue Karbonaatti esiintyy tällä syvyysvälillä varsin kattavina, 0,5-2 mm vahvoina katteina lähes kaikissa kartoitetuissa raoissa. Jauhemaista smektiittisavea ja syvemmässä osassa myös kaoliniittia tavataan myös paksuina, 0,5-2 mm vahvoina rakotäytteinä. Rikkikiisurakeet esiintyvät satunnaisesti pieninä omamuotoisina rakeina. Niitä tavataan joskus karbonaatin, joskus savimineraalien kanssa, mutta vain yhdestä raosta kaikkia kolmea spesiestä on tavattu yhdessä. Syvyysväli 380,00-48,00 m; Savimineraaliseurue Tämän huonosti vettä johtavan jakson alueelta on tehty yksi havainto smektiittisestä savijauheesta ja yksi havainto vahamaisesta illiittisavesta. Kvartsiutumisesta on samoin yksi havainto.
Syvyysväli 48,00-42,50 m; Karbonaatti-rautakiisu-savimineraaliseurue 35 Tämän huonosti vettä johtavan, mutta silti rikkanaisen vyöhykkeen alueelta on tehty runsaasti havaintoja tyypillisesti puolen millimetrin vahvuisina pesäkkeinä esiintyvästä karbonaatista ja millimetrin vahvuisista, kattavista smektiittij auheista. Rikkikiisupesäkkeitä on sitä vastoin tavattu vain kahdesta raosta. Syvyysväli 42,50-438,00 m; Ei tavallisia rakomineraaleja Tavallisimpia rakomineraaleja tällä syvyysvälillä ei esiinny, mutta kvartsiutumisesta on pari havaintoa ja laumontiitin esiintymisestä yksi. Syvyysväli 438,00-446,00 m; Karbonaatti-savimineraaliseurue Kaisiitti esiintyy tällä syvyysvälillä pesäkkeinä tai suurehkoina omamuotoisina rakeina. Savikatteet ovat laajoja, mutta ohuita. Jakson alkuosassa savimineraalina on vahamainen illiitti, keskiosassa jauhemainen smektiitti ja loppuosassa kaoliniitti. Syvyysväli 446,00-457,00 m; Ei rakomineraaleja Syvyysväli 457,00-476,50 m; Karbonaatti-rautakiisu-savimineraaliseurue Jakson alkuosassa hilsemäinen tai tasaisena katteena esiintyvä karbonaatti sekä omamuotoisina, pieninä rakeina esiintyvä rikkikiisu ovat yleisimmät rakomineraalit Kaoliniittia tai montmorilloniittisavea tavataan harvakseltaan koko syvyysväliltä. Tyypillisesti yksittäisestä raosta tavataan vain yhtä rakomineraalispesiestä ja vain harvoin kahta mineraalilajia yhdessä. Kaikkia kolmea seurueenjäsenistä ei tavata yhdestäkäänjakson raosta yhdessä. Syvyysväli 476,50-488,00 m; Karbonaatti-savimineraaliseurue Hilsemäistä kalsiittiajauhemaisen kaoliniittisaven kanssa esiintyy yhdessä tämän vyöhykkeen raoista. Yksinään esiintyviä tasaisia kalsiittikatteita ja toisissa raoissa jauhemaisia montmorilloniittisavitäytteitä tavataan muutamasta raosta.
36 Syvyysväli 488,00-499,00 m; Rautakiisuseurue Pienet omamuotoiset kiisurakeet ja ohuet kiisulaikut ovat tunnusmerkillisiä ja ainoita tämän vyöhykkeen rakomineraaleja. Syvyysväli 499,00-520,00 m; Savimineraaliseurue Ohuita, jauhemaisia montmorilloniittitäytteitä on tavattu muutamasta tämän vyöhykkeen raosta. Yhdessä raossa on lisäksi tunnistettavissa selvä kvartsiutuma. Syvyysväli 520,00-560,00 m; Karbonaatti-savimineraaliseurue Tämän syvyysvälin raoille tunnusmerkillisiä ovat ohuet, jauhemaiset kaoliniitti- tai montmorilloniittikatteet ja satunnaisesti esiintyvät hilsemäiset kalsiittipinnoitteet. K vartsiutumisesta on havaintoja kahdelta syvyystasolta. Syvyysvyöhykkeelle sijoittuvan vettä hyvin johtavan vyöhykkeen lähistöltä ei ole kartoitettu minkään rakomineraalin esiintymistä. Syvyysväli 560,00-602,00 m ; Karbonaatti-rautakiisu-savimineraaliseurue Ohuita, hilsemäisiä kalsiittikatteita, pieniä, omamuotoisia rikkikiisurakeita sekä jauhemaista montmorilloniitti- tai smektiittisavea on tavattu satunnaisesti ja harvakseltaan tämän vyöhykkeen alueelta. Yhdessä ne eivät tässäkäänjaksossa esiinny missään raossa.
37 3 YHTEENVETO Kairanreiän RO-KR kivinäytteet edustavat vaaleiden ja usein vähän migmaattisten gneissien, ns. leukotonaliittigneissien paleosomia, enemmän migmaattisten harmaiden gneissien, ns. tonaliittigneissien paleosomia, sekä näitä migmatisoivia tai Ieikkaavia vaaleita juoni- ja syväkiviä. Nämä kivilajit muodostavat valtaosan Romuvaaran tutkimuskohteen kallioperästä (Anttila et al. 992). Nyt tutkitut näytteet ovat niin mineraalikoostumuksensa kuin kemiallisen koostumuksensakin osalta saman tyyppisiä, kuin alueelta aiemmin analysoidut gneissit ja magmakivet. Yhteenvedossa on verrattu nyt saatuja tuloksia raporteissa Gehör et al. (996a, 996b) esitettyihin tuloksiin. Diagrammeissa on käytetty lähtötietaina kaikkia edellä mainituissa raporteissa esitettyjä analyysituloksia. Leukotonaliittigneissit ovat keskirakeisia ja tyypillisesti vain heikosti raitaisia kivilajeja. Tämän kairausnäytteen leukotonaliittigneissit ovat niin modaalisen mineraalikoostumuksensa kuin kemiallisen koostumuksensakin osalta alueen tyypillisten leukotonaliittigneissien kaltaisia. Paikoin niissä voidaan erottaa pegmatiittimaisia, muutaman senttimetrin tai kymmenen senttimetrin levyisiä leukosomiosia, jotka ovat kontakteissaan asteittain tummempaan paleosomiin vaihettuvia. Muutamissa jaksoissa migmatisoivan granitoidimateriaalin osuus on merkittävä, mutta tyypillisesti neosomin osuus on vähäinen. Mafisina mineraaleina näytteissä tavataan biotiittia, jonka määrä vaihtelee 3-0 %:iin. Sarvivälkettä nyt analysoiduissa näytteissä ei ole lainkaan, mutta muutamissa aiemmin analysoiduissa leukotonaliittigneisseissä sitä on ollut pari prosenttia. Muskoviittia tai serisiittiä näytteisiin sisältyy korkeintaan muutamia prosentteja. Plagioklaasia leukotonaliittigneissien paleosomeissa on 45-55 %, kvartsia 30-40 %ja kalimaasälpää 5-0 %. Tarkempi luokitus on tehty soveltaen magmakivien luokitukseen suositeltua modaaliseen mineraalikoostumukseen ja kvartsi-maasälpäsuhteisiin perustuvaa käytäntöä (LeMaitre et al. 987). Tällä menetelmällä alueen leukotonaliittigneissit luokittuvat yleisimmin granodioriittisiksi, muttajoskus myös tonaliittisiksi ja graniittisiksi (kuva 3. ). Harmaat gneissit_ eli tonaliittigneissit ovat tyypillisesti väriltään harmaita, selvästi raitaisia ja migmaattisia kivilajeja, joita kutsutaan usein yleisnimellä "arkeeinen harmaa gneissi" (Martin 994). Migmatiittien paleosomi on raitaista ja koostuu tyypillisesti muutaman millimetrin tai korkeintaan muutaman kymmenen millimetrin levyisistä vaaleista, runsaasti kvartsia ja maasälpiä sisältävistä raidoista ja yleensä kapeammista, noin yhden tai korkeintaan muutaman millimetrin levyisistä tummemmista raidoista, joihin kiven biotiitti ja joskus sarvivälke ovat keskittyneet. Raitaisuuden selvyys ja raitojen vaihettumistyylit vaihtelevat lähes homogeenisista tyypeistä hyvin selvästi ja terävärajaisesti raitaisiin tyyppeihin saakka.
38 Tonaliittigneissien paleosomit sisältävät mafisina mineraaleina biotiittia 5-25 % ja sarvivälkettä, jonka määrä on tyypillisesti alle 4 %. Väri-indeksin eli tummien mineraalien yhteismäärän perusteella paleosomin tummat raidat luokittuvat pääsääntöisesti mesosomiksi (Johannes & Gubta 982). Paleosomi sisältää plagioklaasia tavallisesti 35-50 %, kvartsia 25-45 %ja kalimaasälpää alle 40 %. Tarkempaan luokitukseen ja nimitykseen on sovellettu magmakivien luokituksessa käytettäväksi suositeltua kiven modaaliseen mineraalikoostumukseen ja kvartsi-maasälpäsuhteisiin perustuvaa menetelmää (LeMaitre et al. 987). Tällä perusteella harmaiden gneissien paleosomit luokittuvat tonaliittisiksi, granodioriittisiksi ja joskus graniittisiksi (kuva 3..A). Graniittiutuminen on ainakin osassa näytteitä sekundäärisen kalimetasomatoosin tulos, mutta graniittiskoostumuksisen paleosomin esiintymisalueet voivat silti olla varsin laajoja. Syntytavasta johtuen joskus on mahdotonta löytää selviä rajakohtia gneissikompleksien ja syväkivimäisten yksiköiden väliltä. Joissain gneissinäytteissä sarvivälkettä tavataan runsaasti, joskus jopa yli 20 %. Tämän koostumuksiset gneissit on nimetty sarvivälkegneisseiksi, vaikka myös ne ovat migmatiittisia, ja oikeampi nimitys olisi esimerkiksi sarvivälkegneissimigmatiitti. Tekstuuriltaan niiden paleosomi poikkeaa vaaleammista muunnoksista mm. siten, että tummat raidat ovat hallitsevia, ja niiden lomassa esiintyvät vaaleat raidat ovat korkeintaan muutaman millimetrin levyisiä. Valtaosa tutkimusalueen mafisista gneisseistä on muodostunut eri ikäisistä diabaaseista tai alkuperältään tuntemattomista arkeeisista emäksisistä kivilajeista. Nykymuodossaan ne ovat keskirakeisia ja vaihtelevasti raitaisia ja suuntautuneita metadiabaaseja, amfiboliitteja ja sarvivälkegneissejä. Kemialliselta koostumukseltaan emäksiset paleosomit voivat olla myös voimakkaasti biotiittiutuneita, jolloin lopputuloksena on syntynyt kiillegneissiksi tai kiillegneissimigmatiitiksi kutsuttu kivilaji. Näissä liuskeissa biotiitin kokonaismäärä voi nousta jopa 50 %:iin, kuten nyt tutkitussa näytteessä. Joskus niihin sisältyy myös huomattava määrä kloriittia. Korkea biotiittipitoisuus vaikuttaa merkittävästikivenmekaanisiin ominaisuuksiin. Migmatiittisten kivilajien nuorempi -osa,.. neosomi, muodostuu tonaliittisista - graniittisista juonimaisista kivilajeista. Usein ne koostuvat pelkästään vaaleista mineraaleista ja ovat pegmatiittien kaltaisia esiintyen muutamia senttimetrejä tai korkeintaan kymmeniä senttimetrejä leveinä juonina. Väri-indeksin perusteella neosomia voidaan nimittää myös leukosomiksi (Johannes & Gubta 982), sillä siihen ei sisälly tavallisesti lainkaan tummia mineraaleja. Selvän neosomimateriaalin osuus on tyypillisesti korkeintaan 0-5 % migmatiittikivilajin koko tilavuudesta. Eri tyyppiset neosomit ovat selvästi eri kehitysvaiheiden tuotteita, mutta käytetyn havainto- ja tutkimusmateriaalin perusteella ei ole mahdollista arvioida eri neosomigeneraatioiden ikäsuhteita. Tutkimukseen ei ole sisällytetty myöskään eri neosomityyppien petrografisten eikä kemiallisten ominaispiirteiden
39 selvitystä. Kokonaisuutena tonaliittigneissit ovat kuitenkin monivaiheisia migmatiitteja, joissa neosomia on muodostunut ainakin viiden eri tapahtuman tuotteena ( esim. Piirainen 988, Kärki 990). Varhaisimmat neosomit ovat tyypillisesti tonaliittisia ja nuorimmat tavallisimmin graniittisia. Tonaliitteja ja graniitteja tavataan keskirakeisina, biotiittia sisältävinä syväkivimäisinä muunnoksina ja pelkästään vaaleista mineraaleista koostuvina vaaleina juonikivimuunnoksina. Analysoidut näytteet ovat kvartsi-maasälpäsuhteittensa perusteella alkalimaasälpägraniittisia, graniittisia tai granodioriittisia (kuva 3.). Tästä kairausnäytteestä analysoitu graniitti on koostumukseltaan aivan granodioriitti-graniittikoostumusten rajalla. Mafisena mineraalina tasarakeisiin graniittisiin näytteisiin sisältyy korkeintaan muutamia prosentteja biotiittia, mutta muita tummia mineraaleja niissä ei ole tavallisesti lainkaan. Kemialliselta koostumukseltaan leukotonaliittigneissit ovat lähes vakiokoostumuksisia ja nyt analysoidut näytteet ovat samantyyppisiä kuin aiemmin analysoidut näytteet (Gehör et al. 995, 996). Ne sisältävät 7-74% Si0 2 :ta, 4,0-5,5% Al 2 0 3 :aja Ti0 2 - pitoisuus on lähes vakio 0,2-0,25 % (kuva 3.2). Näytteiden K 2 0-pitoisuudet ovat alle 3 %ja N~Opitoisuudet 4-5 %. Rauta-magnesiumsumma on alueen gneisseistä pienin eli keskimäärin 2,5% ja alkalisumma alle 7 %. Si0 2 -totaalialkalisuhteensa perusteella leukotonaliittigneissit vastaavat osin ryoliittisia laavakiviä, mutta osaksi alkalipitoisuudet ovat pienempiä kuin normaaleissa laavakivissä (kuva 3.3.D). Tämä erottaa leukotonaliittigneissit Si0 2 -pitoisuudeltaan vastaavista graniittisista paleosomityypeistä ja myös happamista juonikivilajeista. KN a/ca-kati onisuhtei ttensa perusteella leukotonalii ti t sijoittuvat trondh jemii ttikenttään tai ainakin sen läheisyyteen (kuva 3.3.B), ja niiden rauta-magnesium-summa sekä K2 0/N~O-suhteet ovat pieniä. Tyypilliset trondhjemiittiset kivilajit sisältävät 68-75 % Si0 2 :ta,,5-4,4% N~O:ta, alle 2% K 2 0:ta sekä alle 3,5% Fe 2 0 3 :aja MgO:ta yhteensä (Barker & Arth 976). Romuvaaran leukotonaliittigneissit ovat pääkomponenttien osalta selvästi trondhjemiittien tyyppisiä. Hivenalkuainepitoisuuksiensa osalta leukotonaliitit ovat likimain tyypillisten harmaiden gneissien kaltaisia (kuva 3.4). Romuvaaran alueen muihin gneissityyppeihin verrattaessa-leukotonaliittigneissien hivenalkuainepitoisuudet ovat lähinnä harmaiden gneissien granodioriittiskoostumuksisten paleosomien kaltaisia. Harmaiden gneissien paleosomit ovat muodostuneet todennäköisesti useista, erilaisista lähtömateriaaleista. Nykymuodossaan niiden Si0 2 -pitoisuudet vaihtelevat 55:stä aina 75 prosenttiin saakka (kuva 3.2). Tyypillisimpien paleosomien Al 2 0 3 -pitoisuudet ovat 4-6 %:n tasolla pienentyen vain vähän Si0 2 -pitoisuuden kasvun myötä. Ti-, Mn-, Ca-, Fe- ja Mg-oksidipitoisuudet pienentyvät sitä vastoin selvästi ja lähes lineaarisesti Si0 2 -pitoisuuden kasvun myötä. Modaalisen koostumuksensa perusteella tonaliittisiksi, granodioriittisiksi ja graniittisiksi luokittuvat näytteet eivät kuitenkaan erotu toisistaan selvästi minkään
40 yksittäisen komponentin perusteella, vaan eri ryhmien koostumukset lomittuvat keskenään (kuva 3.2). Tonalliittiset paleosomit ovat keskimäärin vähiten Si0 2 :ta ja runsaimmin rautaa, magnesiumia ja kalsiumia sisältäviä. Graniittisissa paleosomeissa Si0 2 -pitoisuus on vastaavasti suurin ja Fe-, Mg- ja Ca-pitoisuudet pienimpiä. AFM-diagrammissa (kuva 3.3.A) graniittisten paleosomien koostumukset projisoituvat alkalinurkkaan, granodioriittiset koostumukset oikealle niiden yläpuolelle ja tonaliittisten paleosomien koostumukset keskimäärin mafisimpaan kenttään kalkki-aikalista trendiä noudattaen. Näytteiden Ca-Na K-suhteet (kuva 3.3.B) vastaavat myös kalkki-alkalisen magmakivien ao. suhteita. Si0 2 -totaalialkalisuhteittensa perusteella harmaiden gneissien graniittiset paleosomit erottuvat usein granodioriittisista ja Si0 2 :ta vähemmän sisältävistä tonaliittisista paleosomeista (kuva 3.3.D). Tonaliittiset paleosomit vastaavat useimmiten andesiittisten ja dasiittisten vulkaniittien pitoisuuksia, granodioriittisten paleosomien pitoisuudet ovat dasiittisten ja rhyoliittisten laavakivien kaltaisia ja graniittiset paleosomit vastaavat koostumukseltaan rhyoliittisia laavoja (LeMaitre et al. 987). Zr-Ti0 2 -suhteitten perusteella erottelu ei tapahdu yhtä selkeästi (kuva 3.3.C). Kokonaisuutena harmaat gneissit voidaan tulkita kalkkialkalisluonteisten magmakivisarjojen metamorfisiksi vastineiksi. Useiden alkuaineiden osalta pitoisuusvaihtelut ovat suuria, mikä aiheutuu ainakin osaltaan metasomaattisista koostumusmuutoksista. Nämä voivat olla eri osa-alueilla luonteeltaan vaihtelevia, ja mahdollisesti on identifioitavissa useita metasomaattisia tapahtumaketju ja. Tonaliittiskoostumuksisten paleosomien hivenalkuainepitoisuudet ovat useiden alkuaineiden suhteen keskimäärin samalla pitoisuustasolla, mikä on tyypillistä arkeeisille harmaille gneisseille ja maankuoren yläosalle. Aiemmin alueelta analysoitujen näytteiden tavoin merkittävimmät poikkeamat maankuoren yläosan keskikoostumuksesta ovat U- ja Thpitoisuuksissa (kuva 3.4.A). PienetU-ja Th-pitoisuudet ovat tyypillisiä kiilteitä runsaasti sisältäville gneisseille sekä alueen emäksisille gneisseille, mikä tukee arviota kiillegneissien syntymisestä metasomaattisesti emäksisestä lähtömateriaalista. Granodioriittiskoostumuksisten paleosomien hivenalkuainepitoisuudet ovat keskiarvolukuina useiden alkuaineiden osalta hieman suurempia kuin tonaliittisten näytteiden pitoisuudet. Eri näytteiden väleillä erot eivät ole-suuria, mutta poikkematmaankuoren yläosan keskikoostumuksesta voivat olla suurempia kuin tonaliittisissa paleosomeissa (kuva 3.4.B). Graniittisten paleosomien keskimääräiset hivenalkuainepitoisuudet ovat jokseenkin samansuuruisia kuin granodioriittisilla tyypeilläkin. Ainoastaan Ba-pitoisuudet ovat systemaattisesti suurempia ja Ti-pitoisuudet pienempiä kuin muissa paleosomeissa. Vaihtelu eri näytteissä on kuitenkin suurta. Ainoastaan Nb- ja Cs-pitoisuudet ovat olleet kaikissa analysoiduissa näytteissä samoja (kuva 3.4.B). K-pitoisuudet ovat luonnollisesti suurempia kuin muissa paleosomeissa.
4 Alumiinisuutensa osalta kaikki harmaat gneissit ovat per- tai meta-alumiinisia ja ANK ACNK-suhteittensa osalta lähes samankoostumuksisia (kuva 3.3.F). Modaaliselta koostumukseltaan tonaliittisten paleosomien K2 0/N~O-suhteet ovat keskimäärin hieman yli 0,5 ja K 2 0-pitoisuudet alle 2,5 %. Granodioriittisiksi luokittuvat paleosomityypit poikkeavat saman Si0 2 -pitoisuuden omaavista tonaliittisista paleosomeista korkeamman K 2 0- pitoisuuden ja K2 0/N~O-suhteen perusteella. Graniittisissa paleosomeissa K 20-pitoisuudet ovat selvästi korkeampiaja N~O-pitoisuudet selvästi pienempiä kuin vastaavan Si0 2 - pitoisuuden omaavissa tonaliitti- tai leukotonaliittigneissityypeissä. Myös graniittisten paleosomien totaalialkalisummat ovat korkeita. Granodioriittiset ja alle 69 % Si0 2 :ta sisältävät tonaliittiset paleosomit voidaan erottaa toisistaan K 2 0-pitoisuuden tai K 2 0/Na 2 0-suhteen perusteella. Ainoastaan leukotonaliittigneissejä ja yli 69 o/o Si0 2 :ta sisältäviä tonaliittisia gneissejä ei voida erottaa toisistaan pääalkuainepitoisuuksien perusteella. Kalimaasälpä-biotiittisuhteen perusteella luokittelu onnistuu sitä vastoin lähes poikkeuksetta (kuva 3..B) ainakin tähän mennessä analysoitujen näytteiden osalta. Alueen syväkivimäiset graniitit ovat kemiallisesti vaaleiden gneissityyppien kaltaisia. Pääalkuainepitoisuuksien perustella ei ole mahdollista erottaa syväkivimäisiä granitoideja vastaavan Si0 2 -pitoisuuden omaavista gneisseistä (kuva 3.2). Myös pegmatiittinäytteet ovat Si0 2 -pitoisuudeltaan runsaimmin Si0 2 :ta sisältävien gneissityyppien kaltaisia. Niiden alkalipitoisuudet ovat samaa luokkaa kuin graniittiskoostumuksisten gneissien paleosomit, mutta rauta- ja magnesiumpitoisuudet ovat pienempiä kuin gneissinäytteissä. Hivenalkuainepitoisuuksiltaan syväkivimäiset granitoidit ovat joko tarkalleen keskimääräisten arkeeisten harmaiden gneissien tyyppisiä tai graniittiskoostumuksisten paleosomien kaltaisia. Nyt analysoitu granittinäyte on melko tarkasti harmaiden gneissien kaltainen. Muut analysoidut hivenalkuainepitoisuudet eri kivilajityypeissä on esitetty Si0 2 -pitoisuuden funktiona kuvassa 3.5. Rikkipitoisuudet vaihtelevat eri kivilajiluokkien sisällä lähes satunnaisesti määritysrajasta 0, %:iin saakka, ja vain yhdessä analysoidussa näytteessä on ollut tätä enemmän rikkiä (kuva 3.5.D). Leukotonaliittigneissien ja muiden vaaleiden gneissien välillä on havaittavissa pieni systemaattinen ero, eli leukotonaliittigneisseissä rikkipitoisuus on vain,määritysrajan tuntumassa, mutta vaaleissa tonaliittisissa gneisseissä vähän sitä suurempi. F-pitoisuudet ovat korkeintaan 500 ppm:n tasossa. F-pitoisuus on pienin vaaleissa tonaliiteissa ja graniiteissa sekä jonkin verran suurempi emäksisemmissä kivilajityypeissä (kuva 3.5.C). Cl-pitoisuudet ovat graniittisissa näytteissä ja leukotonaliittisissa näytteissä tyypillisesti alle 200 ppm, mutta tonaliittisissa ja granodioriittisissa näytteissä pitoisuus voi olla yli sen (kuva 3.5.B). Br-pitoisuudet vaihtelevat yli 65 % Si0 2 :ta sisältävissä kivilajityypeissä 0,5-8 ppm. Alle 60 % Si0 2 :ta sisältävissä näytetyy-
42 Taulukko 3.. Rakomineraaliseuruehavaintojen lukumäärät, yhteenlasketut pituudet ja prosenttiosuudet. Seurue lkm pit. (m) Osuus Karbonaattiseurue 6 283 5,4% Karbonaatti-rautakiisuseurue 3 42 2,7% Karbonaatti -savimineraaliseurue 0 729 3,9% Karbonaatti-rautakiisu-savimineraaliseurue 9 058 20,2% Karbonaatti -rautahydroksidi-savimineraaliseurue 0 670 3,9% Karbonaatti-rautakiisu-rautahydroksidi-savimineraaliseurue 0 45 8,6% Rautakiisuseurue 2 3 0,6% Rautakiisu -savimineraaliseurue 6 34 6,5% Rautakiisu-rautahydroksidi-savimineraaliseurue 4 26 4,% Rautahydroksidiseurue 2 50 2,9% Rautahydroksidi -savimineraaliseurue 4 50 2,9% Savimineraaliseurue 4 4 2,7% 5238 peissä Br-pitoisuudet ovat olleet pienempiä (kuva 3.5.A), mutta on muistettava, että näitä emäksisempiä näytteitä on analysoitu vain muutamia kappaleita. Tutkimusalueen kairausnäytteistä on tavattu 2 mineraaliseuruetta (taulukko 3.). Taulukossa on ilmoitettu kunkin seurueen esiintymisjaksojen lukumäärät kairausnäytteissä (lkm), kunkin seurueen kairauslävistysten kokonaispituudet sekä yhteenlaskettu prosenttiosuus kairausnäytteiden yhteispituudesta (tässä tutkitut ja raporteissa Gehör et al. 995 ja 996 kuvatut kairausnäytteet). Rakomineraaliseurueiden esiintymisjaksot tutkimusalueen kairausnäytteissä on esitetty kuvassa 3.6. Romuvaaran tutkimusalueen kairausnäytteissä yleisin rakomineraaliseurue on karbonaatti-rautahydroksidi-savimineraaliseurue. Sen osuus yhteenlasketuista lävistyksistä on lähes 32 %. Tämän jälkeen muita merkittäviä ovat karbonaatti-rautakiisu-savimineraaliseurue sekä karbonaatti-savimineraaliseurue. Kalsiittia on tavattu rakotäytteenä jokaisesta tutkitusta kairausnäytteestä. Se esiintyy väriltään joko vihertävänä tai valkoisena ja tavallisimmin kalvomaisena saostumana. Harvemmin kaisiitti muodostaa omamuotoisia, 2-3 mm läpimittaisia kiteitä. Toisinaan saostumasta on erotettavissa silmämääräisestikin
43 vähintään kaksi päällekkäistä generaatiota. Kalsiitin yhtenäisempi esiintyminen alkaa tyypillisesti kairaussyvyydeltä 85-20 m. Nyt tutkitussa näytteessä karbonaattia tavataan merkittävästi vasta 50 metrin kairaussyvyydeltä alkaen, mistä eteenpäin karbonaattia tavataanjatkuvasti lukuun ottamatta syvyysväliä 292-304m, jossa tavataan karbonaatin sijalla rautahydroksidej a. Rautakiisuj a esiintyy tavallisesti alle millimetrin läpimimittaisia, kuution muotoisia kiteitä, jotka ovat kalsiittisaostuman yhteydessä. Harvemmin kiisuja tavataan ohuina kalvoina tai silauksina. Tavallisimmin kiisut yleistyvät kairaussyvyydeltä n. 00 m alkaen. Tästä näytteestä kiisuhavaintoja on tehty noin 80 m:in kairaussyvyydeltä alkaen ja yleisesti ottaen runsaimmin sieltä, missä muitakin rakomineraaleja on runsaammin. Savimineraaleja esiintyy myös koko kairausnäytteessä. Rautahydroksidien (götiitti-limoniitti) yhtenäisempi esiintyminen rajoittuu tavallisimmin kairausnäytteen alkuosaan, maanpinnasta kairaussyvyydelle n. 80-50 m ja harvemmin tätä syvemmällä. Rautahydroksideja on tavattu kaikista kairausnäytteistä multamaisena ruosteena tai kiinteänä katteena raon reunalla. Tässä näytteessä vettä hyvin johtavan vyöhykkeen lähellä 292-304 metrin kairaussyvyysvälillä esiintyy yksi punasävyistä rautahydroksideista koostuvajakso. Vettä parhaiten johtavien vyöhykkeiden välittömässä läheisyydessä olevat raot sisältävät samoja rakomineraaleja kuin ympäröivän kallioperän raotkin, mutta yleensä niukempina kokonaisuuksina. Tutkitussa kairausnäytteessä yhdestä vettä johtavasta vyöhykkeestä on tavattu rautahydroksidista ja savimineraaleista koostuva rakotäyte, kahdesta vyöhykkeestä kalsiittitäyte, yhdestä savimineraalitäyte, yhdestä kalsiitti-rautakiisutäyte, kolmesta kalsii tti-rautakiisu -savimineraali täyte, yhdestä rautakiisu-savimineraali täyte ja yhdestä rautahydroksidi-rautakiisu-savimineraalitäyte. Kolmen vettä hyvin johtavan vyöhykkeen alueelta ei ole tehty lainkaan rakomineraalihavaintoja. Onkin ilmeistä, että rikkanaisissa ja rapautuneissa jaksoissa olevat raontäytteet huuhtoutuvat ja sekoittuvat tehokkaasti kairaussoij aan jo kairauksen aikana.
44 Q p if,... :S -0 ~ 50 0 B. ~ ~~' ~ -~ ~ ~ ~ ~ ~~ - ~.. /'\. / \ / '\. \ ~ / - ~ ' '\ 0 Kalimaasälpä % 60 tonaliittinen harmaa gneissi graniittineo harmaa gneissi e pegmatiitti sarvivälkegneissi/amfiboliitti granodioriittinen harmaa gneissi 8 leukotonaliittigneissi granodioriittinen juonikivi Kuva 3.. A. Remuvaaran tutkimusalueen kivilajien QAP-suhteet ja nimitysperusteet B. Kivilajien kalimaasälpä- ja biotiittipitoisuuksia kuvaava diagrammi. afgr = alkalimaasälpägraniitti, qafsy = kvartsialkalimaasälpäsyeniitti.
45 9 ote. 8 7 6 ~ 5 0 ~ < 4 3 u...,5 ~ = f'l g,0 E-- ~ = 4 0 ~ 3...,.. '.... ~?!. 0 ~ 0,2 0, 5 A 5?!. 0 CIS 0 u 7 ' 5 40 50 60 Si02 o/o 70 80 40 80 Si02% tonaliittinen harmaa gneissi graniittinen harmaa gneissi e pegmatiitti ~ sarvivälkegneissi/amfiboliitti _granodioriittinen harmaa _gneissi leukotonaliittigneissi e granodioriittinen juonikivi Kuva 3.2. Remuvaaran tutkimusalueen kivilajien kemiallisia koostumuksia kuvaavia diagrammej~
46 FeOt K Naz0+K20 MgO Na Ca 600 500 400 300 200! ';!. 2 0 ~ 9 0 '<:! z 6 JOO 0,2 0,4 0,6 0,8,0,2,4,6,8 2,0 TiOz!'i!'i SiOz% 000 2,8 2,6 2,4 2,2 00 2,0.c =: 0 ~,8 ~,6,4,2,0 VAG ORG 0,8 0,6 0 Y+Nb,0 ACNK,3 tonaliittinen harmaa gneissi graniittinen harmaa gneissi e pegmatiitti A sarvivälkegneissi/amfiboliitti granodioriittinen harmaa gneissi leukotonaliittigneissi e granodioriittinen juonikivi Kuva 3.3. Remuvaaran tutkimusalueen kivilajien kemiallisia koostumuksia kuvaavia diagrammeja.
47 0,02 0, s 0,02 0, s Cs Nb p A. D. Cs Nb p Ti Zr Ti Zr Ba y Ba y Sr Rb u Th Sr Rb u Th Mn Mn Cs Nb p B. E. Cs Nb p Ti Zr Ba y Sr Rb u Th Mn Ti Zr Ba y Sr Rb u Th Mn Cs Nb p C. F. Cs Nb p Ti Zr Ti Zr Ba Ba y y Sr Rb u Th Sr Rb u Th Mn Mn 0,02 0, s 0,02 0, Sample/Upper Crust Sample/Upper Crust s A. Tonaliittiskoostumuksiset harmaat gneissit B. Granodioriittis- ja graniittiskoostumuksiset harmaat gneissit C. Leukotonaliittigneissit D. Syväkivimäiset granitoidit E. Granodioriittiset juonikivilajit F. Emäksiset gneissit Mustalla viivalla ja ympyrällä on kuvattu kairausnäytteennäytteen RO-KRll kivilajien pitoisuuksia. Kuva 3.4. Remuvaaran tutkimusalueen kivinäytteiden hivenalkuainepitoisuuksien rikastumiskertoimia suhteessa maan yläkuoren keskikoostumukseen.
48 e ~ ~ J. = e ~000 ~ ~ c. -'.&, -' e ~ ~ 200 -u ';!. 00 B. 300.& 00 0,8 0,6 0,4 0,2 D..& ' 0 40 50 60 70 Si02% 80 Si02% tonaliittinen harmaa gneissi graniittineo harmaa gneissi e pegmatiitti.& sarvivälkegneissi/amfiboliitti granodioriittinen harmaa gneissi leukotonaliittigneissi granodioriittinen juonikivi Kuva 3.5. Remuvaaran tutkimusalueen kairausnäytteiden kivilajien Br-, Cl-, F- ja S-pitoisuuksia kuvaavia diagrammeja.
49 KR2 KR7 KR Karbonaattiseurue Karbonaatti -savimineraali seurue Karbonaatti-rautahydroksidi-savimineraaliseurue Karbonaatti-rautakiisuseurue Karbonaatti -rautakiisu-savimineraaliseurue Karbonaatti-rautakiisu-rautahydroksidi -savimineraaliseurue Rautakiisuseurue Rautakiisu-savimineraaliseurue Rautakiisu-rautahydroksidi-savimineraaliseurue Rautahydroksidiseurue Rautahydroksidi -savimineraaliseurue Savimineraaliseurue D Täytteettömät raot/puuttuva näyte Kuva 3.6. Rakomineraaliseurueiden esiintymisalueet Romuvaaran tutkimusalueen kairausnäytteissä. Pystykoordinaatti on esitetty metreinä merenpinnan yläpuolella.